沪科版物理九年级全一册同步提优训练：13.4 热机效率和环境保护（有答案解析）

第四节　热机效率和环境保护　　　　　　　　　　　　　
1.关于热值,下列说法中正确的是 (　　)
A.燃料燃烧时,随着不断放热,它的热值越来越小
B.采取措施使燃料燃烧更充分,就可以提高燃料的热值
C.任何燃料实际燃烧时放出的热量都比按热值计算出来的数值小
D.煤油的热值比酒精大,就是说煤油完全燃烧放出的热量比酒精多
2.如图所示是A、B两种燃料完全燃烧释放的热量Q与其质量m的关系图像,则下列说法中正确的是 (　　)
A.燃料A的热值比B的大
B.燃料的质量越大时,其热值越大
C.燃料燃烧越充分,其热值越大
D.燃料热值越大,燃烧放出的热量越多
3.氢能源具有来源广、无污染等优点。火箭发动机用氢做燃料是因为氢的　　　　很大。氢气的热值为1.4×108 J/kg,完全燃烧0.5 kg的氢气可放出　　　　J的热量。若一罐氢气用去了一半,则剩余氢气的热值　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)1.4×108 J/kg。
4.天然气是一种清洁能源,完全燃烧3 m3的天然气能放出　　　　J的热量,相当于完全燃烧　　　　 kg的焦炭放出的热量。(天然气的热值为4.5×107 J/m3,焦炭的热值为3.0×107 J/kg)
5.(2020贵港)通过燃烧酒精给水加热,使质量为2 kg的水温度升高30 ℃。求:[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q酒精=3.0×107 J/kg]
(1)水吸收的热量。
(2)若完全燃烧酒精产生的热量全部被水吸收,则需要完全燃烧多少千克的酒精。
6.甲、乙两台热机,甲的效率比乙的效率低,其含义是 (　　)
A.甲热机消耗的燃料多
B.甲热机比乙热机做功少
C.甲热机的功率比乙热机的功率小
D.做相同的有用功,甲损失的能量比乙损失的能量多
7.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　　　　　　
8.(2020黄石)可燃冰是一种新能源,它是水和天然气在高压低温下形成的类似冰状结晶物质,主要成分是甲烷,我国可燃冰开采技术处于世界领先水平。用燃气锅炉烧水时,将500 kg水从20 ℃加热到100 ℃,共燃烧了0.1 m3的可燃冰,这个过程中水吸收的热量为　　　　　　J,完全燃烧0.1 m3可燃冰放出的热量为　　　　　　J,燃气锅炉烧水时的效率为　　　　　　。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),可燃冰热值q=6.0×109 J/m3]
9.某种国产汽车,当它在某平直公路上以20 m/s的速度匀速直线行驶时,每百公里的油耗为6 L。当汽车行驶500 s时,汽车消耗的汽油是　　　　L。假设汽车在运动过程中受到的平均阻力是495 N,则汽油机的效率是　　　　。(已知汽油的热值是3.3×107 J/L,假设汽油完全燃烧)
10.某物理兴趣小组的同学用煤炉给8 kg的水加热,同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图像,若在4 min内完全燃烧了0.4 kg的煤,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),煤的热值约为3.0×107 J/kg,求:
(1)经过4 min时间加热,水所吸收的热量。
(2)煤炉烧水时的效率。
11.某辆小轿车油箱内装有32 kg汽油,小李驾车沿高速公路到某地旅游,路程为300 km。假设轿车匀速直线行驶,且受到的阻力为920 N。已知汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能,汽油的热值为4.6×107 J/kg。
(1)求小轿车到达目的地牵引力所做的功。
(2)通过计算说明小轿车在行驶途中是否需要加油。
12.小明同学学习了燃料的热值后,自己设计实验探究煤油和菜籽油的热值大小关系。实验装置如图所示,实验数据如图下表。
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃
煤油 25 44
菜籽油 25 34
(1)为了保证实验结论的可靠性,小明同学选择了两套相同的装置,在实验中应控制:煤油和菜籽油的　　　　相同以及　　　　　　　 相同。
(2)分析得出,煤油和菜籽油这两种燃料中,热值较大的是　　　　。
(3)小明同学接下来利用该实验方案计算出了煤油和菜籽油的热值,则计算出的热值将比真实值　　　　(选填“偏大”或“偏小”),原因是　 。
答案解析
第四节　热机效率和环境保护
1.C　解： 燃料的热值仅与燃料的种类有关,而与燃料的燃烧程度无关,故A、B错误;因为燃料实际燃烧时,总是不能完全燃烧,所以实际燃烧时放出的热量都比按热值计算出来的数值小,故C正确;煤油的热值比酒精大,就是说相同质量的煤油和酒精完全燃烧,煤油放出的热量比酒精多,故D错误。
2.A
3.热值　7×107　等于　解： 火箭发动机用氢做燃料是因为氢的热值很大。完全燃烧0.5 kg的氢气可放出的热量:Q=mq=0.5 kg×1.4×108 J/kg=7×107 J。若一罐氢气用去了一半,则剩余氢气的热值不变,所以剩余氢气的热值等于1.4×108 J/kg。
4.1.35×108　4.5　解： 已知q天然气=4.5×107 J/m3,所以完全燃烧3 m3的天然气能放出热量:Q天然气=Vq天然气=3 m3×4.5×107 J/m3=1.35×108 J;已知完全燃烧3 m3的天然气放出的热量和完全燃烧一定质量的焦炭放出的热量相等,即Q焦炭=Q天然气=1.35×108 J,相当于完全燃烧焦炭的质量为m焦炭===4.5 kg。
5.(1)水吸收的热量:Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×30 ℃=2.52×105 J。
(2)由Q放=mq得,需要完全燃烧酒精的质量:m酒精====0.0084 kg。
6.D　7.D　8.1.68×108　6×108　28%
9.0.6　25%　解： 该汽车500 s行驶的距离:s=vt=20 m/s×500 s=10000 m=10 km;已知汽车每百公里的油耗为6 L,则行驶10 km消耗汽油的体积:V=×6 L=0.6 L。这些汽油完全燃烧放出的热量:Q放=Vq=0.6 L×3.3×107 J/L=1.98×107 J;已知汽车匀速直线行驶,则汽车的牵引力F=f=495 N,牵引力做的功:W=Fs=495 N×10000 m=4.95×106 J,故汽油机的效率:η=×100%=×100%=25%。
10.(1)水吸收的热量:Q吸=c水m水(t2-t1)=4.2×103 J/(kg·℃)×8 kg×(70 ℃-20 ℃)=1.68×106 J。
(2)煤完全燃烧产生的热量:Q放=m煤q煤=0.4 kg×3.0×107 J/kg=1.2×107 J,煤炉烧水时的效率:η=×100%=×100%=14%。
11.(1)匀速直线行驶时牵引力:F=f=920 N,
牵引力所做的功:W=Fs=920 N×300×103 m=2.76×108 J。
(2)小轿车到达目的地,汽油燃烧需要放出的热量:
Q放===9.2×108 J,
需要完全燃烧汽油的质量:
m===20 kg,
20 kg<32 kg,所以在行驶途中不需要加油。
12.(1)质量　 水的质量　 (2)煤油
(3)偏小　燃料不可能完全燃烧,且燃烧放出的热量不能被水完全吸收
解： (1)因燃料放出的热量与质量有关,所以必须控制燃料的质量相同;由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响,所以应控制水的质量相同。
(2)由表中数据可知,相同质量的燃料燃尽后,用煤油加热的水的温度更高,所以煤油的热值较大。
(3)由于燃料不可能完全燃烧,且燃烧放出的热量不能被水完全吸收,因此计算出的煤油和菜籽油的热值比真实值偏小。