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2022-2023物理新课标九年级全册同步课时减负作业（人教版）
第十四章 内能的利用
专题14.2 热机的效率
一、选择题
1．如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是（ ）
A．25% B．35% C．40% D．75%
2.下列关于热值和热机效率说法，正确的是（ ）
A. 使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B. 使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
C. 柴油机的热机效率通常为100%
D. 燃料燃烧释放的热量越大，热值越大
3．小李家使用的燃气热水器，将30kg的水从20℃加热到45℃，消耗了0.15m3的天然气。已知水的比热容为4.2×103J/（kg℃），天然气的热值为4×107J/m3，则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是（ ）
A．水吸收的热量与水的末温成正比 B．水吸收的热量是3.15×105J
C．热水器的能量转化效率是52.5% D．热水器的能量转化效率与环境温度无关
二、填空题
1.我国长征运载火箭选用液态氢做燃料，主要是因为液态氢的 高；火箭外表涂有一层特殊物质，可利用该物质在发生物态变化时要 热，从而避免高速运行的火箭温度过高。
2.如图所示，用力将活塞迅速下压，玻璃筒内硝化棉燃烧起来，该过程能量是由______能转化为______能，这一特点与汽油机______冲程相同。完全燃烧0.5kg的汽油，放出的热量是______J（已知汽油的热值为4.6107J/kg）。
3.哈尔滨市正在进行的老旧小区改造措施惠及万民，其中为房屋外墙安装保温层更换门窗等措施可减少散热，提高室温实现“节能减排”因此某居民楼一冬天可节约燃煤2.8×104kg，这些煤完全燃烧可放出的热量为______J，这些热量可使太阳岛人工湖中1.0×108kg的水温度升高______。[水的比热容为4.2×103J/（kg·），煤的热值为3.0×107J/kg]
4．汽油机工作时将燃料燃烧时产生的______能转化为______能，一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是4800r/min，该汽油机每秒对外做功______次。
5.在热机里,燃料燃烧不充分所损失的能量很少,可以忽略不计.能量损失主要有下面几个方面：
（1）________;（2）_________;（3）___________.
三、计算题
1. 如果燃烧干木柴跟燃烧煤油放出的热量相等，干木柴的质量应该等于煤油质量的几倍？请列出相关计算式来说明理由。
2．某款新型电动轿车，每充电一次，锂离子电池储存的能量为50kW h，可供该车连续行驶300km，其最高车速可达120km/h。
（1）电动轿车的顶部向上凸起，当它高速行驶时，车顶的气压比车底的气压 。
（2）若该车以108km/h的速度匀速行驶10min，通过的路程是多少？
（3）该车连续行驶100km消耗的电能相当于完全燃烧多少升柴油产生的热量。（q柴油=4.3×107 J/kg，ρ柴油=0.85×103 kg/m3，计算结果保留两位小数
3. 一辆汽车以72 km/h的速度匀速行驶10 min，消耗的汽油为1.2 kg。汽车匀速行驶时受到的牵引力F = 1.2×103N，汽油的热值q = 4.6×107J/kg。
（1）汽车在这段时间做功是多少？
（2）这段时间内汽车的效率是多少？（百分号前保留一位小数）
（3）简要分析汽车效率低的原因（写出两条即可）。
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第十四章 内能的利用
专题14.2 热机的效率
一、选择题
1．如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是（ ）
A．25% B．35% C．40% D．75%
【答案】B
【解析】燃料燃烧的内能减去机械自身消耗能量和废气带走能量的百分比，即为获得有用机械能的百分比，也就是该内燃机的热机效率。
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%
2.下列关于热值和热机效率说法，正确的是（ ）
A. 使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B. 使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
C. 柴油机的热机效率通常为100%
D. 燃料燃烧释放的热量越大，热值越大
【答案】B
【解析】A．热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，故A错误；
B．使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故B正确；
C．任何机器的做功时都不可避免的做额外功，效率不可能达到100%，故C错误；
D．热值是燃料的特性，与放出热量的多少无关，故D错误。
3．小李家使用的燃气热水器，将30kg的水从20℃加热到45℃，消耗了0.15m3的天然气。已知水的比热容为4.2×103J/（kg℃），天然气的热值为4×107J/m3，则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是（ ）
A．水吸收的热量与水的末温成正比 B．水吸收的热量是3.15×105J
C．热水器的能量转化效率是52.5% D．热水器的能量转化效率与环境温度无关
【答案】C
【解析】A．由Q吸=cm（t﹣t0）知，水吸收的热量与水的质量和升高的温度成正比，故A错误；
B．将30kg的水从20℃加热到45℃，水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg℃）×30kg×（45℃﹣20℃）=3.15×106J，故B错误；
C．天然气完全燃烧放出热量：Q放=V天然气q=0.15m3×4×107J/m3=6×106J，
热水器的能量转化效率：η= Q吸 / Q放×100%=52.5%，故C正确；
D．热水器的能量转化效率与环境温度有关，因为环境温度越低，加热的时间越长，其散失的热量越多，则热水器的能量转化效率越低，故D错误。
二、填空题
1.我国长征运载火箭选用液态氢做燃料，主要是因为液态氢的 高；火箭外表涂有一层特殊物质，可利用该物质在发生物态变化时要 热，从而避免高速运行的火箭温度过高。
【答案】热值；吸。
【解析】（1）运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量；（2）为保证火箭安全，箭体上涂有一层特殊固体物质，在高温下先熔化，再汽化，因为熔化、汽化时要吸收大量的热，这样箭体的温度就不会太高。
2.如图所示，用力将活塞迅速下压，玻璃筒内硝化棉燃烧起来，该过程能量是由______能转化为______能，这一特点与汽油机______冲程相同。完全燃烧0.5kg的汽油，放出的热量是______J（已知汽油的热值为4.6107J/kg）。
【答案】 机械 内 压缩 2.3107
【解析】活塞向下压的过程是活塞的机械能转化为硝化棉的内能，这与汽油机的压缩冲程能量转化相同。
完全燃烧0.5kg汽油放出的热量
Q放=mq=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J
3.哈尔滨市正在进行的老旧小区改造措施惠及万民，其中为房屋外墙安装保温层更换门窗等措施可减少散热，提高室温实现“节能减排”因此某居民楼一冬天可节约燃煤2.8×104kg，这些煤完全燃烧可放出的热量为______J，这些热量可使太阳岛人工湖中1.0×108kg的水温度升高______。[水的比热容为4.2×103J/（kg·），煤的热值为3.0×107J/kg]
【答案】
【解析】这些煤完全燃烧可放出的热量
[2]这些热量可使太阳岛人工湖中1.0×108kg的水温度升高
4．汽油机工作时将燃料燃烧时产生的______能转化为______能，一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是4800r/min，该汽油机每秒对外做功______次。
【答案】内 机械 40
【解析】热机就是利用燃料燃烧时产生的内能来做功的机器，工作时把内能转化为机械能；在四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次。
汽油机工作时将燃料燃烧时产生的内能转化为机械能。
由题意可知，单缸四冲程汽油机的飞轮转速是4800r/min，即每秒钟转80圈，完成160个冲程，做功40次。
5.在热机里,燃料燃烧不充分所损失的能量很少,可以忽略不计.能量损失主要有下面几个方面：
（1）________;（2）_________;（3）___________.
【答案】（1）废气带走的热量；
（2）机械散热带走的热量；
（3）机械之间摩擦损失的能量。
【解析】热机效率是用来做有用功的能量和消耗的燃料完全燃烧放出的热量的比值.
表达式是：η=w/Q
影响热机效率的因素：主要是废气带走的热量,大约50%,其他还有摩擦、热损失、燃料燃烧不完全等.因此热机的效率比较低：
蒸气机的效率：6%——15%
汽油机的效率：25%——35%
柴油机的效率：35%——45%
三、计算题
1. 如果燃烧干木柴跟燃烧煤油放出的热量相等，干木柴的质量应该等于煤油质量的几倍？请列出相关计算式来说明理由。
【答案】4。
【解析】干木柴的热值约为,煤油的热值约为，
由，
即，
可得倍
2．某款新型电动轿车，每充电一次，锂离子电池储存的能量为50kW h，可供该车连续行驶300km，其最高车速可达120km/h。
（1）电动轿车的顶部向上凸起，当它高速行驶时，车顶的气压比车底的气压 。
（2）若该车以108km/h的速度匀速行驶10min，通过的路程是多少？
（3）该车连续行驶100km消耗的电能相当于完全燃烧多少升柴油产生的热量。（q柴油=4.3×107 J/kg，ρ柴油=0.85×103 kg/m3，计算结果保留两位小数
【答案】（1）小；
（2）该车以108km/h的速度匀速行驶10min，通过的路程为18km；
（3）该车连续行驶100km消耗的电能相当于完全燃烧1.65L柴油产生的热量。
【解析】依据流体压强与流速的关系来分析解答：流体流速越大的位置，其压强越小；知道汽车速度和行驶时间，利用s=vt求汽车行驶的距离；根据题意求出该车连续行驶100km消耗的电能，再根据Q放=W=mq求出相当于完全燃烧柴油的质量，最后根据ρ=求出相当于完全燃烧柴油的体积。
（1）轿车的形状上面凸起、下面平直，车高速行驶时带动空气流动，车的上方空气流速快、压强小，车的下方空气流速慢、压强大；
（2）根据v=可知，
该车以108km/h的速度匀速行驶10min，通过的路程为：s=vt=108km/h×h=18km；
（3）由题意有，行驶100km消耗的电能：
W=×50kW h=kW h=×3.6×106J=6×107J，
依题意有，Q放=W，
由Q放=mq可得，完全燃烧柴油的质量：
m==≈1.4kg，
由ρ=可得，完全燃烧柴油的体积：
V==≈1.65×10﹣3m3=1.65L。
3. 一辆汽车以72 km/h的速度匀速行驶10 min，消耗的汽油为1.2 kg。汽车匀速行驶时受到的牵引力F = 1.2×103N，汽油的热值q = 4.6×107J/kg。
（1）汽车在这段时间做功是多少？
（2）这段时间内汽车的效率是多少？（百分号前保留一位小数）
（3）简要分析汽车效率低的原因（写出两条即可）。
【答案】（1）1.44 × 107 J；（2）26.1%；（3）见解析
【解析】（1）由题意可知
v = 72km/h = 20m/s
t = 10min = 600s
汽车运动的路程为
汽车在这段时间做的功是
W = Fs= 1.2 × 103 N × 1.2 × 104 m = 1.44 × 107 J
（2）汽油完全燃烧放出的热量
Q = qm = 4.6 × 107 J/kg × 1.2 kg = 5.52 × 107 J
这段时间内汽车的效率
（3）汽车效率低的原因主要有：汽油不能完全燃烧，汽缸散失很多热量，尾气带走许多热量。
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