教科版物理九年级上册同步练习：2.3 热机效率（Word有答案）

3.热机效率
知识点 1　热机效率
1.下列关于热机效率的几种说法中,正确的是 (　　)
A.有用功跟燃料燃烧值的比值
B.用来做有用功的那部分能量跟燃料燃烧所放出的能量之比
C.用来做有用功的那部分能量跟燃料完全燃烧所放出的能量之比
D.燃料完全燃烧所放出的能量跟用来做有用功的那部分能量之比
2.热机的效率总小于1,下述原因中错误的是(　　)
A.热机工作时排出的废气的温度还很高,要带走一部分热量
B.热机的一些部件在运动时要克服摩擦做功
C.燃料燃烧时使热机温度升高,也要向周围散失一些热量
D.使用时间太短
3.如图示是某内燃机工作时的能量流向图,该内燃机的热机效率是 (　　)
图A.25% B.35% C.40% D.75%
4.为了节约能源,需要提高热机的效率。下列措施不能提高热机效率的是 (　　)
A.让燃料与空气混合充分,使燃料燃烧得比较完全
B.在设计与制造热机时要不断改进与创新,以减少能量的损失
C.尽量减少热机内部各部件间的摩擦
D.尽量增加热机的工作时间
5.关于热机的效率,下列说法中正确的是 (　　)
A.热机做的有用功越多,效率一定越高
B.热机消耗的燃料越少,效率一定越高
C.热机做一定的有用功,消耗的燃料越少,效率一定越高
D.热机做功越快,效率一定越高
6.一辆汽车匀速行驶10 min,消耗汽油质量为1.5 kg,获得了2.07×107 J的机械能,则该汽车汽油机的效率为　　　　。(汽油的热值为4.6×107 J/kg)
知识点 2　 改变世界的热机
7.火箭发射升空时,燃料通过燃烧将　　　　能转化为燃气的内能,燃气对火箭做功,又将内能转化为火箭的　　　　能。
知识点 3　 地球就在我们手中
8.热机的大量使用,促进了社会的进步,使人们享受到现代文明,但同时又给环境带来了污染,主要有　　　　污染和　　　　污染。
9.有经验的柴油机维修师,不用任何仪器,只是靠近柴油机排气管口观察和用鼻子闻一下,并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度,就能初步判断这台柴油机的节能效果。在同样负荷的情况下,关于柴油机的节能效果,下列判断正确的是(　　)
A.尾气的温度越高,柴油机越节能 B.尾气的温度越低,柴油机越节能
C.尾气的柴油味越浓,柴油机越节能 D.尾气的颜色越黑,柴油机越节能
10.关于热机与环境,下列说法正确的是 (　　)
A.现代热机的出现,极大地改变了人类的工作方式和生存条件
B.热机虽然促进了人类的文明进程,但同时对环境造成了极大的污染和破坏,我们应该禁止热机的使用
C.随着新材料、新工艺不断涌现,我们现在应该用新动力取代所有传统热机
D.我们要利用热机来改善人类的工作条件和生活方式,一点儿污染不算什么
11.一台效率为40%的柴油机,当输出2.64×107 J的有用功时,消耗的柴油质量是(柴油的热值是3.3×107 J/kg) (　　)
A.0.8 kg B.2 kg C.0.32 kg D.2.8 kg
12.甲、乙两台汽油机,甲的效率比乙高,则 (　　)
A.甲每秒做的功比乙每秒做的功多
B.甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少
C.消耗同样多的汽油,甲做的有用功比乙做的有用功多
D.做同样多的有用功,甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多
13.甲、乙两台汽油机,甲的功率是乙的1.5倍,甲的效率是20%,乙的效率是25%,那么甲与乙每小时消耗的油量之比为 (　　)
A.15∶8 B.6∶5 C.5∶6 D.8∶5
14.一台单缸四冲程柴油机,飞轮转速为3600 r/min,该柴油机1 s内对外做功　　　　次。若其效率为40%,消耗5 kg的柴油转化成的机械能是　　　　J。(q柴油=4.3×107 J/kg)
15.“卡路里”简称“卡”,是热量的另一个单位,现在仍被广泛使用在营养计量和健身手册中。1卡是这样规定的:在标准大气压下,1 g水温度升高1 ℃吸收的热量。那么1卡=　　　J。一辆汽车发动机的效率是35%,那么该车完全燃烧1 kg汽油做的有用功是　　　　J。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q汽油=4.6×107 J/kg]
16.某同学通过查阅相关资料,收集了一些热机的效率如下表:
一些热机的效率
蒸汽机 4%~8%
蒸汽轮机 25%~30%
燃气轮机 50%~60%
汽油机 26%~40%
(1)表中数据显示出热机的效率普遍偏低,你认为热机效率较低的主要原因有:①　　　　　　　　　　　　　　　;②　 。
(2)要提高热机效率就必须减少热机工作中的各种能量损失。你认为可行的途径有:①
　;
②　 ;
③　 。
17.上汽大通FCV80是国内第一款运用全新准入标准的燃料电池轻客车型,它是用氢气代替石油作为燃料,用燃料电池代替发动机,氢气在燃料电池中与氧气发生反应产生电能。据悉,其功率可达75 kW,续航里程可达500 km。已知车载储氢罐的氢存储量为6.2 kg,氢气的热值为1.4×108 J/kg。问:
(1)一罐氢气完全燃烧放出的热量是多少
(2)若该车以最大功率匀速行驶时,速度可达108 km/h,此时该车所受的阻力是多大
(3)在某次测试中发现,该车以最大功率行驶时,每消耗一罐氢气能行驶1.5 h,则该车燃料的效率是多少 (保留一位小数)
考|题|展|示
18.[2020·枣庄] 关于热机的效率,下列说法正确的是 (　　)
A.在做功同样多的情况下,热机的效率越高消耗的燃料越多
B.一般情况下,柴油机的效率比汽油机的高
C.热机的效率越高说明做功越快
D.热机损失的能量中,废气带走的能量较少,主要是由于机械摩擦损失的
19.[2020·聊城] 小华家使用的是天然气热水器,他尝试估测该热水器的效率,以核对铭牌上的数值是否准确。当只有该热水器使用天然气时,把50 kg的水从20 ℃加热到54 ℃,天然气表的示数由1365.05 m3变为1365.17 m3,已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃)。天然气的热值q=7.0×107 J/m3。求:
(1)水吸收的热量。
(2)消耗的天然气完全燃烧放出的热量。
(3)该热水器的效率。
答案
3.热机效率
1.C　2.D
3.B　 因热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比,所以,由内燃机的能量流向图可得,内燃机的热机效率η=1-25%-40%=35%。
4.D　5.C 6.30%
7.化学　机械
8.大气　噪声
9.B　10.A　11.B　12.C　13.A
14.30　8.6×107　
飞轮转速为3600 r/min=60 r/s,一个工作循环活塞往复2次,曲轴转动2周,对外做功1次,则该柴油机1 s内对外做功30次;5 kg的柴油完全燃烧放出的热量:Q=mq柴油=5 kg×4.3×107 J/kg=2.15×108 J,转化成的机械能:W=ηQ=40%×2.15×108 J=8.6×107 J。
15.4.2　1.61×107　 1 g水温度升高1 ℃吸收的热量为Q=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×10-3 kg×1 ℃=4.2 J,可知1卡=4.2 J;
完全燃烧1 kg汽油放出的热量为Q放=m汽油q汽油=1 kg×4.6×107 J/kg=4.6×107 J,
做的有用功为W有用=ηQ放=35%×4.6×107 J=1.61×107 J。
16.(1)①废气带走大量的热
②热机部件间的摩擦大
(2)①使燃料充分燃烧
②减少机械摩擦损失
③减少机械散热和废气带走的热量
17.(1)一罐氢气完全燃烧放出的热量:Q放=mq=6.2 kg×1.4×108 J/kg=8.68×108 J。
(2)该车以最大功率匀速行驶时的速度:v=108 km/h=108× m/s=30 m/s,
根据P===Fv得,该车以最大功率匀速直线行驶时,所受阻力:f=F牵===2500 N。
(3)该车以最大功率行驶1.5 h所做的有用功:W有=Pt=75×103 W×1.5×3600 s=4.05×108 J,燃料的效率:η=×100%=×100%=46.7%。
18.B　 热机的效率越高,所做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大,即在做功相同的情况下,消耗的燃料较少,或消耗相同的燃料,做功较多,故A错误。
一般情况下,柴油机的效率比汽油机的高,多用在重型机器上,故B正确。
热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值,热机的效率越高,说明有用功占的比值越大;功率表示做功的快慢,功率越高,说明做功越快,效率和功率是两个不同的物理量,二者之间没有必然的联系,故C错误。
根据内燃机的能量流向,热机损失的能量中,废气带走的能量较多,故D错误。
19.(1)水吸收的热量:Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(54 ℃-20 ℃)=7.14×106 J。
(2)消耗的天然气:V=1365.17 m3-1365.05 m3=0.12 m3;
天然气完全燃烧放出的热量:Q放=qV=7.0×107 J/m3×0.12 m3=8.4×106 J。
(3)该热水器的效率:η=×100%=×100%=85%。