课时提升作业
热机的效率
(30分钟 40分)
一、选择题(本大题共4小题，每小题3分，共12分)
1.(2013·郴州中考)我国随着航天事业发展需要，正在研制大功率液氢发动机。这种发动机主要是因为氢有( )
A.较小的密度 B.较大的比热容
C.较高的热值 D.较低的沸点
【解析】选C。本题考查燃料的热值。液氢发 ( http: / / www.21cnjy.com )动机是利用燃料燃烧产生的内能来做功，将内能转化为机械能，在提供相同能量的情况下，由于液氢的热值较大，所需液氢的质量较小，便于航天器升空。故选C。
2.(2014·无棣实验质检)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，与燃料的质量和燃烧状况无关
B.燃烧1 kg某种燃料放出的热量的大小等于燃料的热值的大小
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
【解析】选A。本题考查热值的理解。热值是燃 ( http: / / www.21cnjy.com )料本身的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧无关，A正确，C、D错；某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值，1 kg某种燃料完全燃烧时放出的热量的大小才等于热值的大小，B错。故选A。
3.甲、乙两种燃料完全燃烧时的Q -m图像如图所示，则甲、乙两种燃料的热值q之间的关系是( )
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A.q甲>q乙
B.q甲C.q甲=q乙
D.条件不足，无法判断
【解析】选A。本题考查热值公式的理解。取相同质量m0，由图可知，Q甲>Q乙，因为q=，则q甲>q乙。
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4.甲、乙两台汽油机，甲的效率比乙高，则( )
A.甲的功率比乙的大
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
【解题指南】解答本题的关键点：
(1)理解热机效率的定义；
(2)知道“效率”与“功率”是两个不同物理量，它们之间无因果关系。
【解析】选C。本题考查对热机效率的理解。热 ( http: / / www.21cnjy.com )机效率是指用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比。热机效率的高低和功率的大小没有直接联系，甲的效率比乙的高，但甲的功率不一定比乙的大，A错；热机效率的高低不仅与消耗汽油的多少有关，还与做的有用功多少有关，B错；甲的效率比乙高，则消耗同样多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功多，C正确；甲的效率比乙高，则做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少，D错。故选C。
二、填空题(本大题共2小题，每空2分，共8分)
5.(2014·哈尔滨香坊 ( http: / / www.21cnjy.com )区期末)如图是小东家燃气表。请你观察燃气表计算出小东家11月份消耗的天然气是 m3(q天然气=2.7×107J/m3)，这些天然气完全燃烧放出的热量相当于完全燃烧 kg干木柴(q干木柴=1.2×107J/kg)。
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【解析】由燃气表可知，小东家消耗的天然气为386 m3-356 m3=30 m3，则完全燃烧可以放出的热量是Q=q天然气V=2.7×107J/m3×30 m3=8.1×108J，若完全燃烧干木柴，则m===67.5 kg。
答案：30 67.5
6.(2013·雅安中考)中国南海海底 ( http: / / www.21cnjy.com )探明有大量的“可燃冰”，同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的 很大；以10倍的关系粗略计算，1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量可以使
kg的水从20℃加热至60℃。[q煤气= 4.2×107J/kg，水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)]
【解析】本题考查热量的计算。同等条 ( http: / / www.21cnjy.com )件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的热值很大；由题意知：Q吸=10Q放，即有
cm水(t-t0)=10mq，所以m水==2.5×103kg。
答案：热值 2.5×103
三、实验探究题(8分)
7.为比较酒精和碎纸片这两种燃料的 ( http: / / www.21cnjy.com )热值，小明采用如图所示的装置进行实验：他将一定质量的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有质量相等的水的两个相同烧杯加热，直至酒精和碎纸片完全燃烧。
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(1)小明设计了一张记录实验数据的表格，其中①②两项内容漏写了，请你帮他补充完整。
燃料 加热前水的温度/℃ ①
10 g酒精
②
(2)实验后小明根据水吸收的热量与其质量和升 ( http: / / www.21cnjy.com )高的温度的关系算出了水吸收的热量，结合“10 g酒精”这一数据，算出了酒精的热值，算出的酒精热值是否可靠？ ，请说明理由 。
【解析】本题考查探究燃料的 ( http: / / www.21cnjy.com )热值。(1)为了算出水吸收的热量，①应为加热后水的温度/℃；为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值，②应为10 g碎纸片。(2)由于热量损失，烧杯及温度计也要吸收热量，所以酒精完全燃烧放出的热量不能全部被水吸收，故算出的酒精的热值不可靠。
答案：(1)①加热后水的温度/℃ ②10 g碎纸片
(2)不可靠 酒精完全燃烧放出的热量不可能全部被水吸收
四、计算题(12分)
8.某市政府“为民办的1 ( http: / / www.21cnjy.com )5件实事”之一的“双万户”燃气改造工程正迅速推进。若用某燃气灶烧水，燃烧0.5 kg的煤气，使50 kg的水从20℃升高到70℃。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107J/kg。求：
(1)0.5 kg煤气完全燃烧放出的热量。
(2)水吸收的热量。
(3)燃气灶烧水的效率。
(4)小明家过去平均实际每天需要烧4块 ( http: / / www.21cnjy.com )蜂窝煤，若按每块含煤0.5 kg算，他家每天实际用煤2 kg，由此小明计算出他家煤炉的效率只有16.5%，你认为小明家煤炉效率低的原因是什么？从大的方面讲，家用煤炉除了热效率低、浪费能源的缺点外，另一个主要缺点是什么？
【解析】本题考查热量及效率的相关计算。
(1)煤气完全燃烧放出的热量：
Q放=m煤气q=0.5 kg×4.2×107J/kg=2.1×107J
(2)水吸收的热量：
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×50 kg×50℃
=1.05×107J
(3)燃气灶烧水的效率：η===50%
(4)小明家煤炉效率低的原因是煤不能完 ( http: / / www.21cnjy.com )全燃烧、有热损失；用煤炉烧水的主要缺点：煤不能完全燃烧且大量的余热散发到空气中，造成环境污染；释放的二氧化碳还会造成温室效应。
答案：(1)2.1×107J (2)1.05×107J (3)50%
(4)见解析
【易错警示】温度“升高”和“升高到”两者的含义不同。“升高”是指变化的温度，“升高到”是指末温。
【培优训练】
目前，“节能减排”已引起全球的关注。如何减少耗能，提高汽车发动机的效率越来越受到人们的重视。
(1)大多数家用汽车的发动机均为汽 ( http: / / www.21cnjy.com )油机，它把汽油燃烧产生的内能部分转化成机械能，再通过传动机构将动力传给车轮使汽车行驶。请你将图中汽油机工作时的能流图补充完整。
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(2)发动机的效率是汽车的经济性能指标之一。厂家提供的某汽车出厂的部分参数如下：
①测试数据：汽车在平直公路上以90 km/h的速度匀速行驶时，百公里耗油量为V0(L)，发动机输出功率为P0(kW)；
②使用燃料：93#汽油[热值为q0(J/kg)、密度为)]。
请用以上参数推算出在测试条件下，该汽车发动机的效率。
【解析】本题考查热机效率的计算。(1)燃 ( http: / / www.21cnjy.com )料不完全燃烧、在燃烧过程中有能量损失，克服摩擦耗能、废气带走能量等都影响热机的机械效率；(2)根据发动机输出功率计算有效利用的能量。
答案：(1)克服摩擦耗能 废气带走热量
(2)η====
=练基础·达标检测
1.(2014·阜阳十五中质检)小 ( http: / / www.21cnjy.com )明家最近开通了天然气，细心的小明发现，现在烧开一壶水比过去他们家用液化气所用的时间少了，这是由于这两种燃料具有不同的( )
A.质量 B.比热容
C.热值 D.密度
【解析】选C。本题考查热值的理解。烧开同一壶水所需的热量相同，所用天然气的质量比所用液化气的质量少，由q=知，天燃气的热值比液化气的热值大。故选C。
2.(2014·舒城三中质检)关于燃料的热值，下列说法中正确的是( )
A.某种燃料燃烧放出的热量叫作这种燃料的热值
B.甲燃料完全燃烧放出的热量比乙燃料完全燃烧放出的热量多，则甲的热值一定比乙大
C.燃料的热值越大，则燃烧时放出的热量越多
D.烟煤的热值是2.9×107J/kg，则完全燃烧1 kg烟煤能放出2.9×107J热量
【解题指南】解答本题的关键点：
(1)理解热值的定义；
(2)知道燃料燃烧放出的热量与燃料的热值、质量和燃料是否完全燃烧有关。
【解析】选D。本题考查热值的理解。某 ( http: / / www.21cnjy.com )种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值，A错；热值大小不仅与燃料完全燃烧放出的热量多少有关，还与燃料的质量有关，B错；燃料燃烧时放出的热量不仅与燃料的热值有关，还与燃料的质量及燃料是否完全燃烧有关，C错；烟煤的热值是2.9×107J/kg，完全燃烧1 kg烟煤能放出2.9×107J热量，D正确。故选D。
3.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.热机使用的燃料的热值越大，它的效率越高
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
【解析】选C。热机的效率是指用来做有用 ( http: / / www.21cnjy.com )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；当热机消耗的燃料一定，做的有用功越多，效率就一定越高，故选项A错误，C正确；热机效率与热值无关，如汽油的热值比柴油大，但汽油机的效率一般比柴油机低，故选项B错误；热机做功越快，表示热机的功率越大，与效率无关，故选项D错误。
4.为了节约能源，需要提高热机效率，下列措施不能提高热机效率的是( )
A.尽量使燃料充分燃烧
B.尽量增加热机的工作时间
C.尽量减少废气带走的热量
D.尽量减少热机部件间的摩擦
【解析】选B。本题考查提高热 ( http: / / www.21cnjy.com )机效率的方法。热机效率是指用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比。尽量使燃料充分燃烧、尽量减少废气带走的热量、尽量减少热机部件间的摩擦都可以提高热机效率；热机效率与热机的工作时间无关，故尽量增加热机的工作时间不能提高热机效率。故选B。
5.(2014·中江模拟) ( http: / / www.21cnjy.com )2013年12月2日凌晨，我国执行“落月”任务的嫦娥三号探测器，由三级火箭长征三号乙顺利送入预定轨道。“长三乙”火箭的第三级所使用的燃料是液氢，从物理学角度来看，选用氢作为燃料是由于它具有较大的
(选填“比热容”或“热值”)，若 ( http: / / www.21cnjy.com )注入的液氢质量为2 t，则这些燃料完全燃烧放出的热量是 J(q氢=14.3×107J/kg)。
【解析】本题考查热值的理解和计算。由于氢气的 ( http: / / www.21cnjy.com )热值较大，在完全燃烧相同质量的物质时，放出的热量多。完全燃烧2 t氢气放出的热量Q=mq=2×103kg×14.3×107J/kg=2.86×1011J
答案：热值 2.86×1011
6.一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为 ( http: / / www.21cnjy.com )6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55 kg的干木柴才能得到。则干木柴的热值为 ，如果用掉一半后，干木柴的热值将变为 。
【解析】本题考查燃料的热值、热量的计算。
Q放=6.6×106J，由Q放=mq，得q===1.2×107J/kg；热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，用掉一半后，干木柴的热值仍为1.2×107J/kg。
答案：1.2×107J/kg 1.2×107J/ kg
【特别提醒】热值表示某种燃料完全燃烧时放热的本领，它与燃料的质量无关。
7.(2013·盐城中考)用 ( http: / / www.21cnjy.com )煤气灶把2 kg初温为30℃的水烧到80℃，消耗了20 g煤气，已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107J/kg，则水吸收的热量为 J，煤气完全燃烧放出的热量为 J，煤气灶烧水的效率为 %。
【解析】本题综合考查物体吸热升温、燃料燃烧放热和热效率的计算。水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2 kg×(80℃-30℃)=4.2×105J；煤气完全燃烧放出的热量Q放=m煤气q=0.02 kg×4.2×107J/kg= 8.4×105J；煤气灶烧水的效率η===50%。
答案：4.2×105 8.4×105 50
【试题备选】有台柴油机在一个工作 ( http: / / www.21cnjy.com )循环中消耗了10 g柴油(热值q=3.3×107J/kg)，这些柴油完全燃烧产生的热量是 J；若这台柴油机的效率为40%，则一个工作循环中输出的有用机械能为 J。
【解析】m=10 g=0.01 kg，q=3.3×107J/kg，
Q放=mq=0.01 kg×3.3×107J/kg=3.3×105J；
据η=可得，
W有用=Q放η=3.3×105J×40%=1.32×105J。
答案：3.3×105 1.32×105
【一点通】找找你容易错在哪里
液化气的热值比干木柴的热值大，燃烧2 kg液化气放出的热量一定比燃烧同质量的干木柴多吗？说明理由。
【学生自答】
一定多。因为液化气的热值比干木柴的热值大，质量相同，由Q放=mq知液化气放出的热量一定多。
【教师点评】
错误之处，忽略了热值是1 kg燃料完全燃烧放出的热量。
【标准解答】
不一定 如果两种同质量的燃料完全燃烧，由Q放=mq知液化气放出的热量一定多。如果不能完全燃烧则不能确定谁放出的热量多。
