2018-2019学年人教版物理九年级全册 14.2 热机的效率 同步练习
一、单选题
1．三口之家分别单独使用不同燃料的平均月消耗量分别为：干木柴约150 kg，无烟煤约50 kg，煤气约30 kg，天然气约15 kg，这四种燃料中热值最高的是（ ）
A．干木柴 B．无烟煤 C．天然气 D．煤气
【答案】C
【知识点】燃料的热值
【解析】【解答】热值是燃料的一种特性，在放出热量相同时，热值大的需要的燃料质量少，故比较几种燃料质量可得需要的天然气质量最少，可得天然气热值最大，
故答案为：C。
【分析】在放出热量相同时，热值大的需要的燃料质量少.
2．关于燃料的热值，以下说法中正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关
B．燃烧1kg某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值
C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大
D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
【答案】A
【知识点】燃料的热值
【解析】【解答】燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关，A符合题意；燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值，必须是完全燃烧放出的热量，才是燃料的热值，B不符合题意；燃料燃烧时，质量越大，热值越大：热值与质量无关，只与燃料种类有关，C不符合题意；燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小，燃料不完全燃烧时放出的热量不能称之为热值，D不符合题意，
故答案为：A。
【分析】热值（q ）：1千克某种燃料完全燃烧放出的热量，叫热值.单位是：焦耳/千克.与燃料的质量和燃烧状况无关，只与种类有关.
3．（2016九上·薛城期中）如图是某内燃机能量流向图，该内燃机的热机效率是（ ）
A．25% B．40% C．75% D．35%
【答案】D
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】解：
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．即做有用功的能量在燃料完全燃烧产生的能量中所占的百分比，所以内燃机的热机效率η=1﹣25%﹣40%=35%．
故选D．
【分析】能够根据内燃机在工作过程中的能量流向图求解出内燃机的热机效率．
4．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，效率就一定高
B．热机的功率大，效率就一定高
C．热机消耗的燃料越多，效率就越低
D．以上说法都不正确
【答案】D
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】A. 热机的有用功多，与燃料完全燃烧放出的能量之比不一定多，A不符合题意；B. 功率是物体做功快慢的物理量，与效率是两个完全不同的概念，B不符合题意；C. 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；当热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高。做功的多少不确定，热机效率的高低也不一定，C不符合题意；D. 因为ABC都不正确，D符合题意。
故答案为：D.
【分析】热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫热机的效率.热机的效率是热机性能的一个重要指标.
5．为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是
A．尽量使燃料充分燃烧 B．尽量减少热机部件间的摩擦
C．尽量减少废气带走的热量 D．尽量增加热机的工作时间
【答案】D
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】解：热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比．所以减少热量的损失可以提高热机的效率．所以使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率．
增加热机的工作时间，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率．
故选D
【分析】要解决此题，需要掌握热机的效率的概念．热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比．比值越大，效率越高
6．甲、乙两种燃料完全燃烧时的Q－m图象如图所示，则甲、乙两种燃料的热值q的关系是（ ）
A．q甲＞q乙 B．q甲＜q乙
C．q甲＝q乙 D．条件不足，无法判断
【答案】A
【知识点】燃料的热值
【解析】【解答】根据图象可知，相同质量的甲乙两种燃料完全燃烧放出的热量关系：Q甲>Q乙；由q= 可得：q甲>q乙.A符合题意。
故答案为：A
【分析】结合图像，利用Q=mq进行分析即可.
7．一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×107 J的热量，共计损失了4.8×107 J能量，下列说法错误的是（ ）
A．该柴油机的效率为40%
B．用来做有用功的能量为3.2×107 J
C．通过科技进步，在未来可以实现能量零损失
D．减少机械间的摩擦可以提高热机效率
【答案】C
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×107 J的热量，共计损失了4.8×107 J能量，则用来做有用功的能量为8×107 J -4.8×107 J =3.2×107 J；柴油机的效率等于有用功与总功的比值，故3.2×107 J/8×107 J=40%.柴油机在工作过程中不可避免的要有能量的损失，未来不可能实现能量零损失；减少机械间的摩擦可以减少能量的损失，故可以提高热机的效率；不正确的说法为C.
故答案为：C。
【分析】根据放出的总能量和损失的能量求出用来做有用功的能量，热机效率是热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比；在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施.
8．（2016九·沈阳月考）下列关于热值和热机效率的描述，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．燃料燃烧释放的热量越大，热值越大
D．热值和热机效率都是定值，与外界条件无关
【答案】B
【知识点】燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】A、热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，A不符合题意；
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，B符合题意；
C、热值是燃料的特性，与放出热量的多少无关，C不符合题意；
D、热值取决于燃料种类，与外界条件无关；而燃料的燃烧情况、能量的损失都会影响热机效率，D不符合题意．
故答案为：B。
【分析】A、C热值取决于燃料种类，是燃料的特性，与燃烧情况和放出热量的多少；B、D热值取决于燃料种类，对于特定的燃料来说，热值是定值，但是燃料的燃烧情况、能量的损失都会影响热机效率，热机效率是变化的。
9．（2018·泰安）某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（ ）
①汽车行驶速度是20km/h ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J
③汽车牵引力做功的功率是30kW ④汽车发动机的效率是20%
A．只有①和② B．只有②和③ C．只有①和④ D．只有②和④
【答案】D
【知识点】机械效率的计算
【解析】【解答】①汽车行驶速度是：
，故①错误；
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是：
，故②正确；
③匀速行驶时汽车受到的牵引力与阻力是平衡力，所以汽车牵引力做功的功率是：
，故③错误；
④汽车发动机的做的功为：
，
汽车发动机的效率是：
，故④正确。.
故答案为：D。
【分析】利用速度公式v=求得速度；根据Q放=mq可求热量；再利用W=Fs可求得该汽车牵引力所做的功，再利用P=求功率；利用Q=mq可求得消耗的总能量，再利用效率公式求出该汽车的效率.
二、填空题
10．（2016九上·澧县期中）现探明中国南海海底有大量的可燃冰，已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多，则完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气，燃烧 放出的热量多，1kg的可燃冰，燃烧一半后，剩余可燃冰的热值 ．（选填“变大”、“变小”或“不变”）
【答案】可燃冰；不变
【知识点】燃料的热值
【解析】【解答】解：已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多，则完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气，燃烧可燃冰放出的热量多；
因为热值是燃料的一种性质，1kg的可燃冰，燃烧一半后，剩余可燃冰的种类没变，状态没变，故其热值不变．
故答案为：可燃冰；不变．
【分析】1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫这种燃料的热值，热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类和状态有关．
11．热机效率是热机性能的一个重要指标.有一热机，若一部分燃料完全燃烧时，放出的能量为8×103 J，其中用来做有用功的那部分能量为3×103 J，该热机的效率是 .
【答案】37.5%
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】热机效率：η＝ ＝37.5%。
故答案为：37.5%.
【分析】热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫热机的效率.
12．把1 kg初温为35 ℃的水加热到85 ℃，消耗了10 g的煤气，此过程水吸收的热量为 J，加热装置的效率为 。(煤气的热值q煤气＝4.2×107 J/kg)
【答案】2.1×105；50%
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】水吸收的热量为：Q吸=cm△t=4.2×103J/kg ℃×1kg×（85℃﹣35℃）=2.1×105J，煤气完全燃烧放出的热量为：Q放=m煤气q=1×10﹣2kg×4.2×107J/kg=4.2×105J，加热装置的效率为 。
故答案为：2.1×105；50%.
【分析】根据吸热公式Q=cm△t就可算出水吸收的热量；根据热值公式Q=mq就会算出这些煤完全燃烧可放出的热量；由效率公式就会算出煤气灶烧水的效率.
13．在汽油机的压缩冲程中，机械能转化为 (填“化学能”或“内能”).如果一辆汽车行驶时消耗汽油10 L，那么这些汽油完全燃烧能放出 J的热量.(汽油的密度为0.7×103 kg/m3，汽油的热值为4.5×107 J/kg)
【答案】内能；3.15×108
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】在汽油机的四个冲程中，只有压缩和做功两个冲程有能量转化，压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能。如果一辆汽车行驶时消耗汽油10L，汽车消耗汽油的质量m=ρ汽V=0.7×103kg/m3×10×10-3m3=7kg，这些汽油完全燃烧能放出的热量Q=mq=7kg×4.5×107J/kg= 3.15×108J。
故答案为：内能；3.15×108.
【分析】内燃机压缩冲程将机械能转化为内能；利用燃料放热公式Q放=mq求解放出的热量.
14．如图所示是某单缸四冲程汽油机的压缩冲程，在此冲程中把 能转化成内能；若该汽油机飞轮转动的速度是3600revs/min，则汽油机每秒对外做功 次。
【答案】机械；30
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】压缩冲程，将机械能转化为内能；若该汽油机飞轮转速为3600r/min，飞轮转速为60r/s；则该汽油机每秒完成120个冲程，对外做功30次。
故答案为：机械；30.
【分析】内燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程.一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周.
15．有的航天器发动机用氢做燃料，这是因为氢的 很大.燃烧1 m3煤气大约能放出热量3.9×107 J，某市管道煤气收费标准为0.87元/m3，有一户人家在一个月内燃烧煤气共放出1.17×109 J热量，那么共消耗了 m3的煤气，这个月应交煤气费 元.
【答案】热值；30；26.1
【知识点】燃料的热值
【解析】【解答】航天器发动机用氢做燃料，原因是液态氢具有较高的热值，在完全燃烧相同质量的其它燃料时，液态氢放出的热量更多；一个月内燃烧的煤气体积：V.＝ .＝30m3所以这个月应该缴煤气费为：0.87元/m3×30m3.＝26.1元。
故答案为：热值；30；26.1.
【分析】热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时，释放出的热量越多；结合热量的变形公式V=求得燃气的使用体积.
16．内燃机一个工作循环有四个冲程，实现将内能转化为机械能的是 冲程。某品牌汽车每行驶100km耗油7kg，这些汽油完全燃烧要放出 J的热量。（汽油的热值q=4.6×107J/kg）。
【答案】做功；3.22×108
【知识点】燃料的热值
【解析】【解答】(1)内燃机的四个冲程中，实现将内能转化成机械能的是做功冲程； (2)7kg汽油完全燃烧要放出的热量：Q＝qm＝4.6×107J/kg×7kg＝3.22×108J.
故答案为：做功；3.22×108.
【分析】内燃机压缩冲程将机械能转化为内能；利用燃料放热公式Q放=mq求解放出的热量.
17．家用热水器是以天然气为燃料给水加热的.已知天然气的热值为4.0×107 J/m3，完全燃烧2.1 m3的天然气可以获得 J的热量；不计热量损失，这些热量可以使500 kg的水温度升高 ℃.[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
【答案】8.4×107；40
【知识点】热量的计算；燃料的热值
【解析】【解答】完全燃烧2.1m3的天然气可以获得Q=qV=4.0×107J/m3×2.1m3=8.4×107J的热量；根据公式Q=cmΔt可得，可使水升高的温度为Δt=Q/cm=8.4×107J/[4.2×103J/（kg ℃）×500kg]=40℃。
故答案为：8.4×107；40.
【分析】根据Q放=Vq求出完全燃烧2.1m3的天然气放出的热量；不计热量损失，Q吸=Q放，根据Q=cm△t求出水升高的温度.
18．随着生活水平的提高，汽车已进入寻常百姓家庭，它给我们的生活提供了便利，促进了社会的发展.汽车应用了许多物理知识，请你解答：
（1）汽油机是汽车的“心脏”.一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是1 800 r/min，此汽油机每秒钟完成 个做功冲程；
（2）当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率将 (填“升高”“不变”或“降低”).
【答案】（1）15
（2）降低
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】四冲程内燃机一个工作循环曲轴转动两周，对外做功一次，故转速是1 800 r/min的汽油机，每秒曲轴转30转，对外做功15次；即每秒钟完成15个做功冲程；当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，燃料燃烧更加不充分，在有用功相同时消耗的燃油更多，故发动机的效率将降低.
【分析】内燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程.一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周.
热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫热机的效率.热机的效率是热机性能的一个重要指标.
19．（2018·南充）某台汽油机飞轮的转速为1800r/min，在1s内，汽油机完成了 个工作循环。如果汽油机在一段时间内消耗了500g汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量 J。(q汽油=4.6×107J/kg)
【答案】15；2.3×107
【知识点】燃料的热值；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】对于四冲程汽油机，一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，活塞往复2次。所以若汽油机的飞轮转速为1800r/min，则1s内，飞轮转30圈，共完成15个工作循环；500g汽油完全燃烧产生的热量是：Q放=mq=500g×4.6×107 J/kg=2.3×107 J=0.5kg×4.6×107 J/kg=2.3×107 J。
故答案为：15；2.3×107。
【分析】四冲程内燃机工作时，飞轮转数是做功数的2倍，利用燃料的热值和质量可以计算燃烧产生的热量的多少.
三、计算
20．一台四冲程汽油机，活塞面积是50 cm2，一个冲程中活塞运动的距离是25 cm，做功冲程燃气产生的平均压强为8×105 Pa，若飞轮的转速是2 000 r/min，汽油机效率为30%，求：
（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是多少？
（2）做功冲程中，平均压力做多少功？
（3）汽油机在1小时内要消耗多少汽油？(汽油的热值为4.6×107 J/kg)
【答案】（1）解：燃气产生的压强为p.＝8×105Pa，活塞面积S.＝50cm2.＝50×10-4m2，燃气对活塞的平均压力为：F＝pS.＝8×105Pa×50×10-4m2.＝4000N；
（2）解：做功冲程中，平均压力做功： W＝Fs＝4000N×0.25m.＝1000J；
（3）解：因飞轮的转速是2000r/min，即飞轮1min转2000r，对外做功1000次，所以1小时内汽油机对外做功60×1000.＝60000次，汽油机子在1小时内做的总功：W总.＝60000×1000J.＝6×107J，由η＝ 可得，汽油完全燃烧放出的总能量：
Q放＝ ＝2×108J，由Q放.＝mq得，消耗汽油的质量：m.＝ ≈4.35kg。
【知识点】热机的效率；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据F=pS求出燃气对活塞的平均压力；
（2）根据W=Fs求出平均压力做的功；
（3）结合飞轮的转速求出汽油机在1小时内平均压力做的总功，根据η=
×100%求出汽油完全燃烧释放的热量，根据Q放=mq求出汽油的质量.
21．天然气灶使用方便、经济环保。如图所示，在一个标准大气压下，天然气灶将一壶质量为3 kg、温度为20 ℃的水加热至沸腾，大约需要10 min，已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为3.5×107 J/m3。求：
（1）水吸收的热量；
（2）若天然气完全燃烧放出的热量60 %被水吸收，烧开这壶水需要多少天然气？
【答案】（1）解：在一个标准大气压下，水沸腾时的温度t.＝100℃，水吸收的热量：
Q吸.＝cm(t t0).＝4.2×103J/(kg ℃)×3kg×(100℃ ℃).＝1.008×106J
（2）解：由η.＝ 得，天然气完全燃烧放出的热量：Q放.＝ . .＝1.68×106J，由Q放.＝Vq得，烧开这壶水需要天然气的体积：V.＝ .＝4.8×10 2m3
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【分析】利用水的比热容、质量和温度差计算热量的多少，利用燃料的利用率和水的吸热计算总的放热，结合燃料的热值计算燃料的体积.
1 / 12018-2019学年人教版物理九年级全册 14.2 热机的效率 同步练习
一、单选题
1．三口之家分别单独使用不同燃料的平均月消耗量分别为：干木柴约150 kg，无烟煤约50 kg，煤气约30 kg，天然气约15 kg，这四种燃料中热值最高的是（ ）
A．干木柴 B．无烟煤 C．天然气 D．煤气
2．关于燃料的热值，以下说法中正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关
B．燃烧1kg某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值
C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大
D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
3．（2016九上·薛城期中）如图是某内燃机能量流向图，该内燃机的热机效率是（ ）
A．25% B．40% C．75% D．35%
4．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，效率就一定高
B．热机的功率大，效率就一定高
C．热机消耗的燃料越多，效率就越低
D．以上说法都不正确
5．为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是
A．尽量使燃料充分燃烧 B．尽量减少热机部件间的摩擦
C．尽量减少废气带走的热量 D．尽量增加热机的工作时间
6．甲、乙两种燃料完全燃烧时的Q－m图象如图所示，则甲、乙两种燃料的热值q的关系是（ ）
A．q甲＞q乙 B．q甲＜q乙
C．q甲＝q乙 D．条件不足，无法判断
7．一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×107 J的热量，共计损失了4.8×107 J能量，下列说法错误的是（ ）
A．该柴油机的效率为40%
B．用来做有用功的能量为3.2×107 J
C．通过科技进步，在未来可以实现能量零损失
D．减少机械间的摩擦可以提高热机效率
8．（2016九·沈阳月考）下列关于热值和热机效率的描述，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．燃料燃烧释放的热量越大，热值越大
D．热值和热机效率都是定值，与外界条件无关
9．（2018·泰安）某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（ ）
①汽车行驶速度是20km/h ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J
③汽车牵引力做功的功率是30kW ④汽车发动机的效率是20%
A．只有①和② B．只有②和③ C．只有①和④ D．只有②和④
二、填空题
10．（2016九上·澧县期中）现探明中国南海海底有大量的可燃冰，已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多，则完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气，燃烧 放出的热量多，1kg的可燃冰，燃烧一半后，剩余可燃冰的热值 ．（选填“变大”、“变小”或“不变”）
11．热机效率是热机性能的一个重要指标.有一热机，若一部分燃料完全燃烧时，放出的能量为8×103 J，其中用来做有用功的那部分能量为3×103 J，该热机的效率是 .
12．把1 kg初温为35 ℃的水加热到85 ℃，消耗了10 g的煤气，此过程水吸收的热量为 J，加热装置的效率为 。(煤气的热值q煤气＝4.2×107 J/kg)
13．在汽油机的压缩冲程中，机械能转化为 (填“化学能”或“内能”).如果一辆汽车行驶时消耗汽油10 L，那么这些汽油完全燃烧能放出 J的热量.(汽油的密度为0.7×103 kg/m3，汽油的热值为4.5×107 J/kg)
14．如图所示是某单缸四冲程汽油机的压缩冲程，在此冲程中把 能转化成内能；若该汽油机飞轮转动的速度是3600revs/min，则汽油机每秒对外做功 次。
15．有的航天器发动机用氢做燃料，这是因为氢的 很大.燃烧1 m3煤气大约能放出热量3.9×107 J，某市管道煤气收费标准为0.87元/m3，有一户人家在一个月内燃烧煤气共放出1.17×109 J热量，那么共消耗了 m3的煤气，这个月应交煤气费 元.
16．内燃机一个工作循环有四个冲程，实现将内能转化为机械能的是 冲程。某品牌汽车每行驶100km耗油7kg，这些汽油完全燃烧要放出 J的热量。（汽油的热值q=4.6×107J/kg）。
17．家用热水器是以天然气为燃料给水加热的.已知天然气的热值为4.0×107 J/m3，完全燃烧2.1 m3的天然气可以获得 J的热量；不计热量损失，这些热量可以使500 kg的水温度升高 ℃.[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
18．随着生活水平的提高，汽车已进入寻常百姓家庭，它给我们的生活提供了便利，促进了社会的发展.汽车应用了许多物理知识，请你解答：
（1）汽油机是汽车的“心脏”.一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是1 800 r/min，此汽油机每秒钟完成 个做功冲程；
（2）当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率将 (填“升高”“不变”或“降低”).
19．（2018·南充）某台汽油机飞轮的转速为1800r/min，在1s内，汽油机完成了 个工作循环。如果汽油机在一段时间内消耗了500g汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量 J。(q汽油=4.6×107J/kg)
三、计算
20．一台四冲程汽油机，活塞面积是50 cm2，一个冲程中活塞运动的距离是25 cm，做功冲程燃气产生的平均压强为8×105 Pa，若飞轮的转速是2 000 r/min，汽油机效率为30%，求：
（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是多少？
（2）做功冲程中，平均压力做多少功？
（3）汽油机在1小时内要消耗多少汽油？(汽油的热值为4.6×107 J/kg)
21．天然气灶使用方便、经济环保。如图所示，在一个标准大气压下，天然气灶将一壶质量为3 kg、温度为20 ℃的水加热至沸腾，大约需要10 min，已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为3.5×107 J/m3。求：
（1）水吸收的热量；
（2）若天然气完全燃烧放出的热量60 %被水吸收，烧开这壶水需要多少天然气？
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】燃料的热值
【解析】【解答】热值是燃料的一种特性，在放出热量相同时，热值大的需要的燃料质量少，故比较几种燃料质量可得需要的天然气质量最少，可得天然气热值最大，
故答案为：C。
【分析】在放出热量相同时，热值大的需要的燃料质量少.
2．【答案】A
【知识点】燃料的热值
【解析】【解答】燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关，A符合题意；燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值，必须是完全燃烧放出的热量，才是燃料的热值，B不符合题意；燃料燃烧时，质量越大，热值越大：热值与质量无关，只与燃料种类有关，C不符合题意；燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小，燃料不完全燃烧时放出的热量不能称之为热值，D不符合题意，
故答案为：A。
【分析】热值（q ）：1千克某种燃料完全燃烧放出的热量，叫热值.单位是：焦耳/千克.与燃料的质量和燃烧状况无关，只与种类有关.
3．【答案】D
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】解：
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．即做有用功的能量在燃料完全燃烧产生的能量中所占的百分比，所以内燃机的热机效率η=1﹣25%﹣40%=35%．
故选D．
【分析】能够根据内燃机在工作过程中的能量流向图求解出内燃机的热机效率．
4．【答案】D
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】A. 热机的有用功多，与燃料完全燃烧放出的能量之比不一定多，A不符合题意；B. 功率是物体做功快慢的物理量，与效率是两个完全不同的概念，B不符合题意；C. 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；当热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高。做功的多少不确定，热机效率的高低也不一定，C不符合题意；D. 因为ABC都不正确，D符合题意。
故答案为：D.
【分析】热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫热机的效率.热机的效率是热机性能的一个重要指标.
5．【答案】D
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】解：热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比．所以减少热量的损失可以提高热机的效率．所以使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率．
增加热机的工作时间，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率．
故选D
【分析】要解决此题，需要掌握热机的效率的概念．热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比．比值越大，效率越高
6．【答案】A
【知识点】燃料的热值
【解析】【解答】根据图象可知，相同质量的甲乙两种燃料完全燃烧放出的热量关系：Q甲>Q乙；由q= 可得：q甲>q乙.A符合题意。
故答案为：A
【分析】结合图像，利用Q=mq进行分析即可.
7．【答案】C
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×107 J的热量，共计损失了4.8×107 J能量，则用来做有用功的能量为8×107 J -4.8×107 J =3.2×107 J；柴油机的效率等于有用功与总功的比值，故3.2×107 J/8×107 J=40%.柴油机在工作过程中不可避免的要有能量的损失，未来不可能实现能量零损失；减少机械间的摩擦可以减少能量的损失，故可以提高热机的效率；不正确的说法为C.
故答案为：C。
【分析】根据放出的总能量和损失的能量求出用来做有用功的能量，热机效率是热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比；在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施.
8．【答案】B
【知识点】燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】A、热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，A不符合题意；
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，B符合题意；
C、热值是燃料的特性，与放出热量的多少无关，C不符合题意；
D、热值取决于燃料种类，与外界条件无关；而燃料的燃烧情况、能量的损失都会影响热机效率，D不符合题意．
故答案为：B。
【分析】A、C热值取决于燃料种类，是燃料的特性，与燃烧情况和放出热量的多少；B、D热值取决于燃料种类，对于特定的燃料来说，热值是定值，但是燃料的燃烧情况、能量的损失都会影响热机效率，热机效率是变化的。
9．【答案】D
【知识点】机械效率的计算
【解析】【解答】①汽车行驶速度是：
，故①错误；
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是：
，故②正确；
③匀速行驶时汽车受到的牵引力与阻力是平衡力，所以汽车牵引力做功的功率是：
，故③错误；
④汽车发动机的做的功为：
，
汽车发动机的效率是：
，故④正确。.
故答案为：D。
【分析】利用速度公式v=求得速度；根据Q放=mq可求热量；再利用W=Fs可求得该汽车牵引力所做的功，再利用P=求功率；利用Q=mq可求得消耗的总能量，再利用效率公式求出该汽车的效率.
10．【答案】可燃冰；不变
【知识点】燃料的热值
【解析】【解答】解：已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多，则完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气，燃烧可燃冰放出的热量多；
因为热值是燃料的一种性质，1kg的可燃冰，燃烧一半后，剩余可燃冰的种类没变，状态没变，故其热值不变．
故答案为：可燃冰；不变．
【分析】1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫这种燃料的热值，热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类和状态有关．
11．【答案】37.5%
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】热机效率：η＝ ＝37.5%。
故答案为：37.5%.
【分析】热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫热机的效率.
12．【答案】2.1×105；50%
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】水吸收的热量为：Q吸=cm△t=4.2×103J/kg ℃×1kg×（85℃﹣35℃）=2.1×105J，煤气完全燃烧放出的热量为：Q放=m煤气q=1×10﹣2kg×4.2×107J/kg=4.2×105J，加热装置的效率为 。
故答案为：2.1×105；50%.
【分析】根据吸热公式Q=cm△t就可算出水吸收的热量；根据热值公式Q=mq就会算出这些煤完全燃烧可放出的热量；由效率公式就会算出煤气灶烧水的效率.
13．【答案】内能；3.15×108
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】在汽油机的四个冲程中，只有压缩和做功两个冲程有能量转化，压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能。如果一辆汽车行驶时消耗汽油10L，汽车消耗汽油的质量m=ρ汽V=0.7×103kg/m3×10×10-3m3=7kg，这些汽油完全燃烧能放出的热量Q=mq=7kg×4.5×107J/kg= 3.15×108J。
故答案为：内能；3.15×108.
【分析】内燃机压缩冲程将机械能转化为内能；利用燃料放热公式Q放=mq求解放出的热量.
14．【答案】机械；30
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】压缩冲程，将机械能转化为内能；若该汽油机飞轮转速为3600r/min，飞轮转速为60r/s；则该汽油机每秒完成120个冲程，对外做功30次。
故答案为：机械；30.
【分析】内燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程.一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周.
15．【答案】热值；30；26.1
【知识点】燃料的热值
【解析】【解答】航天器发动机用氢做燃料，原因是液态氢具有较高的热值，在完全燃烧相同质量的其它燃料时，液态氢放出的热量更多；一个月内燃烧的煤气体积：V.＝ .＝30m3所以这个月应该缴煤气费为：0.87元/m3×30m3.＝26.1元。
故答案为：热值；30；26.1.
【分析】热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时，释放出的热量越多；结合热量的变形公式V=求得燃气的使用体积.
16．【答案】做功；3.22×108
【知识点】燃料的热值
【解析】【解答】(1)内燃机的四个冲程中，实现将内能转化成机械能的是做功冲程； (2)7kg汽油完全燃烧要放出的热量：Q＝qm＝4.6×107J/kg×7kg＝3.22×108J.
故答案为：做功；3.22×108.
【分析】内燃机压缩冲程将机械能转化为内能；利用燃料放热公式Q放=mq求解放出的热量.
17．【答案】8.4×107；40
【知识点】热量的计算；燃料的热值
【解析】【解答】完全燃烧2.1m3的天然气可以获得Q=qV=4.0×107J/m3×2.1m3=8.4×107J的热量；根据公式Q=cmΔt可得，可使水升高的温度为Δt=Q/cm=8.4×107J/[4.2×103J/（kg ℃）×500kg]=40℃。
故答案为：8.4×107；40.
【分析】根据Q放=Vq求出完全燃烧2.1m3的天然气放出的热量；不计热量损失，Q吸=Q放，根据Q=cm△t求出水升高的温度.
18．【答案】（1）15
（2）降低
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】四冲程内燃机一个工作循环曲轴转动两周，对外做功一次，故转速是1 800 r/min的汽油机，每秒曲轴转30转，对外做功15次；即每秒钟完成15个做功冲程；当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，燃料燃烧更加不充分，在有用功相同时消耗的燃油更多，故发动机的效率将降低.
【分析】内燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程.一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周.
热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫热机的效率.热机的效率是热机性能的一个重要指标.
19．【答案】15；2.3×107
【知识点】燃料的热值；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】对于四冲程汽油机，一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，活塞往复2次。所以若汽油机的飞轮转速为1800r/min，则1s内，飞轮转30圈，共完成15个工作循环；500g汽油完全燃烧产生的热量是：Q放=mq=500g×4.6×107 J/kg=2.3×107 J=0.5kg×4.6×107 J/kg=2.3×107 J。
故答案为：15；2.3×107。
【分析】四冲程内燃机工作时，飞轮转数是做功数的2倍，利用燃料的热值和质量可以计算燃烧产生的热量的多少.
20．【答案】（1）解：燃气产生的压强为p.＝8×105Pa，活塞面积S.＝50cm2.＝50×10-4m2，燃气对活塞的平均压力为：F＝pS.＝8×105Pa×50×10-4m2.＝4000N；
（2）解：做功冲程中，平均压力做功： W＝Fs＝4000N×0.25m.＝1000J；
（3）解：因飞轮的转速是2000r/min，即飞轮1min转2000r，对外做功1000次，所以1小时内汽油机对外做功60×1000.＝60000次，汽油机子在1小时内做的总功：W总.＝60000×1000J.＝6×107J，由η＝ 可得，汽油完全燃烧放出的总能量：
Q放＝ ＝2×108J，由Q放.＝mq得，消耗汽油的质量：m.＝ ≈4.35kg。
【知识点】热机的效率；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据F=pS求出燃气对活塞的平均压力；
（2）根据W=Fs求出平均压力做的功；
（3）结合飞轮的转速求出汽油机在1小时内平均压力做的总功，根据η=
×100%求出汽油完全燃烧释放的热量，根据Q放=mq求出汽油的质量.
21．【答案】（1）解：在一个标准大气压下，水沸腾时的温度t.＝100℃，水吸收的热量：
Q吸.＝cm(t t0).＝4.2×103J/(kg ℃)×3kg×(100℃ ℃).＝1.008×106J
（2）解：由η.＝ 得，天然气完全燃烧放出的热量：Q放.＝ . .＝1.68×106J，由Q放.＝Vq得，烧开这壶水需要天然气的体积：V.＝ .＝4.8×10 2m3
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【分析】利用水的比热容、质量和温度差计算热量的多少，利用燃料的利用率和水的吸热计算总的放热，结合燃料的热值计算燃料的体积.
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