14.2热机的效率同步练习
1.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；国际单位：焦每千克，符号J/kg；计算公式：Q=qm或Q=qV。
2.热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量（体积）、是否燃烧、是否完全燃烧无关。
3.热机运转中，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，叫做热机的效率。表达式 η = W有用/Q总×100%；由于热机不可避免会有能量损失，所以η总小于1。
4.提高热机效率的方法：（1）使燃料充分燃烧；（2）尽量减少各种热量损失；（3）利用废气的能量；（主要措施）（4）注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。
1．“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力，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，1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为 J（q煤气=3.9×107J/kg）。
【答案】 热值 3.9×108
【详解】[1]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，由得，新型能源的“可燃冰”的热值很大。
[2]1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量
2．蒸米时，木桶中米内能的增加是通过 方式实现的，完全燃烧10kg的干木柴能释放出 J的热量。（干木柴的热值为1.2×107J/kg）
【答案】 热传递 1.2×108
【详解】[1]蒸米时，米吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式增加内能的。
[2]由Q=mq可得，完全燃烧10kg的干木柴释放的热量为
Q=mq=10kg×1.2×107J/kg=1.2×108J
3．烧开一锅水，需要吸收完全燃烧0.1kg干木材所放出的热量，这些热量若采用天然气加热，需要完全燃烧 的天然气（已知，）。
【答案】0.03
【详解】完全燃烧0.1kg干木材所放出的热量
根据题意可知，天然气完全燃烧放出的热量
由知道，完全燃烧天然气的体积
4．如表是一种小型农用柴油机铭牌部分信息，该柴油机正常工作10min，输出有用功 J，对外做功 次，此时油箱内剩余柴油的热值 （增大/减小/不变）。
型号 HR05b
活塞行程 100mm
转速 2400r/min
输出功率 8kW
【答案】 4.8×106 12000 不变
【详解】[1]根据知柴油机输出的有用功为
W=Pt=8×103W×600s=4.8×106J
[2]柴油机工作时，飞轮每转两圈对外做功一次，飞轮转速为2400r/min，即飞轮1min转动2400周，对外做功1200次，则10min转动24000周，对外做功12000次。
[3]热值是燃料的特性，剩余柴油的种类不变，故热值不变。
5．已知汽油的热值是，400g汽油完全燃烧可放出热量 J；如图所示，是某单缸四冲程汽油机的 冲程，该冲程中将机械能转化为 能。
【答案】 1.84×107 压缩 内
【详解】[1]400g汽油完全燃烧可放出热量
[3]如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞向上运动，为压缩冲程，该冲程中机械能转化为内能。
6．液态氢通常被用作运载火箭燃料之一，主要是因为液态氢具有较大的（ ）
A．热值 B．密度 C．沸点 D．比热容
【答案】A
【详解】发射卫星的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，与其它燃料相比，完全燃烧相同质量的液态氢时，可以释放出更多的热量，故BCD不符合题意，A符合题意。
故选A。
7．轿车行驶过程中，油箱中汽油逐渐减少，剩余汽油的热值、密度变化情况为（ ）
A．热值不变，密度不变 B．热值不变，密度变小
C．热值变小，密度不变 D．热值变小，密度变小
【答案】A
【详解】热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等因素无关，所以油箱中汽油逐渐减少，热值不变。密度也是物质的一种特性，只与物质的种类、状态有关，与物质的质量、体积等因素无关，所以油箱中汽油逐渐减少，密度不变。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
8．下列关于热值的说法正确的是（ ）
A．2kg煤的热值大于1kg煤的热值
B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多
C．燃料燃烧不完全时热值变小
D．燃料的热值是燃料本身的一种特性，其大小只与燃料的种类有关
【答案】D
【详解】A．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，2kg煤的热值等于1kg煤的热值，故A错误；
B．燃料的热值越大，只有在相同质量并且完全燃烧的情况下，放出的热量才越多，燃料热值越大，质量未知，燃烧放出的热量不一定越多，故B错误；
C．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料是否完全燃烧无关，故C错误；
D．热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关，故D正确。
故选D。
9．目前许多汽车都使用涡轮增压发动机，该发动机可以使燃料燃烧更充分。下列关于热值和热机效率说法，正确的是（ ）
A．燃料燃烧更充分，可以增大热值
B．燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
C．若燃料完全燃烧，可以使发动机的效率达到100%
D．燃料燃烧释放的热量越多，热机效率越高
【答案】B
【详解】A．同种燃料热值相同，故A错误；
B．燃料燃烧更充分，可以增加释放的热量，从而可以提高热机效率，故B正确；
C．任何热机的热机效率永远都达不到100%，故C错误；
D．热机效率和燃料燃烧释放的热量多少没有关系，故D错误。
故选B。
10．汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（ ）
A．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高
B．由乙图可知该汽油机的效率是30%
C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值
D．为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值
【答案】A
【详解】A．如图甲所示，进气孔和排气孔都关闭，活塞向上运动，压缩气体，对气体做功，气体温度升高，这是汽油机的压缩冲程，故A正确；
B．由乙图可知该汽油机的效率为
η=100%-6%-30%-36%=28%
故B错误；
CD．热值是燃料完全燃烧时的放出的热量和质量之比，燃料的热值只与燃料的种类和状态有关，与燃料是否完全燃烧无关，燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的利用率，不会降低燃料的热值；为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的利用率，不能提高燃料的热值，故CD错误。
故选A。
1．完全燃烧140g焦炭所放出的热量有60%被初始温度为21℃、质量为10kg的水吸收，则水吸收的热量为 J，水的温度将升高到 ℃。[，，在1个标准大气压下]
【答案】 81
【详解】[1]焦炭完全燃烧放出的热量
水吸收的热量
[2]由可得，水升高的温度
水的末温
2．有一种“涡轮增压”（T型）轿车，通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车（L型）更节能，排气更清洁。同样的汽油加在T型轿车内与加在L型轿车内相比热值 （填“更大”或“一样大”或“更小”）：为防止发动机温度过高，可用水进行冷却，用水是因为水的 较大，这是通过 方式来改变发动机的内能；如果散热器中装有10kg的水，在水温升高50℃时，水吸收的热量是 J（c水＝4.2×103J/kg·℃）。
【答案】 一样大 比热容 热传递
【详解】[1]热值是燃料的特性，与燃烧情况无关；因此同样的汽油加在T型轿车内和加在L型轿车内热值一样大。
[2][3]汽车发动机工作时产生大量的热量，这些热量如果不迅速转移，就可能损坏发动机，因此利用水的比热容大的特点把这些热迅速吸收，使发动机的温度不致升得太高。这是通过热传递的方式来改变发动机的内能。
[4]水吸收的热量为
3．食物也是一种“燃料”，淀粉在人体内“燃烧”的热值约为1.75×107J/kg，同样情况下，脂肪的热值约为4×107J/kg。假如你摄入了脂肪食物75g，则你已摄入了 J热量。青少年每天需要摄入的热量约为1.0×107J，为满足每天热量需要，你还需要摄取 g淀粉。如果将这1.0×107J的热量用来加热水，可让10kg初温为20℃的水温度升高 ℃。[1个标准大气压，c水=4.2×103J/(kg ℃)]
【答案】 3×106 400 80
【详解】[1]摄取脂肪食物放出的热量
Q放=m脂肪q脂肪=0.075kg×4×107J/kg=3×106J
[2]还需要摄取淀粉的质量
[3]如果将这1.0×107J的热量用来给水加热，由Q放=cmΔt知，水升高的温度
因为标准大气压下水的沸点为100℃，所以最终水的温度将保持100℃不变，则水实际升高的温度
Δt′=100℃-20℃=80℃
4．小明在家里用一张特殊材料的纸折成火锅，加上水，如图所示。纸锅中水的质量为1kg，利用天然气将水从20℃加热到70℃时，水需要吸收 J的热量，在这个过程中，燃烧天然气放出的热量 （选填“大于”“小于”或“等于”）水吸收的热量。[水的比热容为4.2×103J/（）]
【答案】 大于
【详解】[1]水需要吸收的热量为
[2]在这个过程中，一直存在有热量的散失，燃烧天然气放出的热量无法完全被水吸收，所以燃烧天然气放出的热量大于水吸收的热量。
5．为了保护地球环境，部分农村地区也逐步用天然气代替煤炭生火做饭或取暖。若用天然气代替无烟煤，完全燃烧时，使质量为100kg的水温度升高了51℃，水吸收的热量 J，这相当于节约了 kg的无烟煤。[已知，，不计热损失]。
【答案】 2.142×107 0.63
【详解】[1][2]100kg的水温度升高51℃吸收的热量
Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×51℃=2.142×107J
不计热量损失，则无烟煤完全燃烧放出的热量
Q放=Q吸=2.142×107J
需要无烟煤的质量
6．小明在探究冰熔化特点时，用酒精灯加热50g的冰，每2分钟完全燃烧的酒精质量均为0.1g，保持加热效率不变时，冰的温度随时间变化的图像如图所示。由此可知：冰全部熔化成水后4分钟吸收热量为 J，该实验中酒精灯的加热效率为 %，BC过程中被加热物质的内能将增加 J。[c水=4.2×103J/(kg·℃)，q酒精=3×107J/kg]
【答案】 1050 17.5 1050
【详解】[1]冰熔化过程中温度不变，完全熔化成水后温度才会上升，也就是图中的8min~12min，此时段，水温从0℃上升到5℃，水温升高了5℃，冰化成水后质量不变，则
m水=m冰=50g=0.05kg
所以4min中水吸收的热量为
Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×0.05kg×5℃=1050J
[2]每2min完全燃烧酒精0.1g，4min燃烧酒精0.2g，所以放出的热量为
Q放=m酒精q酒精=0.2×10-3kg×3×107J/kg=6000J
加热效率为
[3]BC段物质吸收的热量转化成了物质的内能，所以BC段也加热4min，所以和CD段吸收热量相同为1050J，所以内能增加了1050J。
7．汽油机是汽车的心脏，某四冲程汽油机的转速是3000r/min，则它每秒钟对外做功 次。小汽车行驶一段路程消耗汽油2kg，这些汽油完全燃烧放出的热量是 J，若此过程中获得有用的机械能为2.76×107J，汽油机的热效率为 。如果减少此过程中机械摩擦消耗的能量，汽油机的热效率将 （汽油的热值q＝4.6×107J/kg）
【答案】 25 9.2×107 30% 变大（增加、增大等）
【详解】[1]四冲程汽油机的一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次。四冲程汽油机的转速是3000r/min=50r/s，即汽油机的飞轮每秒转50圈，由于四冲程汽油机的一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以该汽油机每秒对外做功25次。
[2]由Q=mq可得，汽油完全燃烧放出的热量为
[3]汽油机的热机效率为
[4]如果减少此过程中机械摩擦消耗的能量，可以减小额外功，从而增大汽油机的热机效率。
8．如图所示为甲、乙、丙三部汽油机燃料完全燃烧释放的内能和汽油机输出机械能的二维柱状图。根据图中的信息，下列选项完全正确的是（ ）
A．丙输出的机械能比甲少，所以丙的效率比甲低
B．在消耗燃料质量相同时，乙输出机械能比甲少
C．在输出的机械能相同时，乙比丙消耗更多燃料
D．三部汽油机中，乙的效率最高
【答案】D
【详解】AD．如图所示，假设纵坐标轴的单位长度为1。由公式可得，甲的效率为
乙的效率为
丙的效率为
可见，三部汽油机中，乙的效率最高，甲、丙的效率相同，故A错误，D正确；
B．由图可知，在消耗燃料质量相同时，乙输出的机械能最多，故B错误；
C．由图可知，在输出的机械能相同时，乙消耗的燃料最少，故C错误。
故选。
9．如图所示，甲、乙、丙装置完全相同，燃料的质量、液体的质量和初温都相等，当燃料燃尽时（烧杯内的液体均未沸腾），温度计示数为T甲＞T乙＞T丙。下列说法正确的是（ ）
A．选择甲、乙，可以用燃烧相同时间比较液体升高温度来反映燃料热值的大小
B．选择甲、丙，可以用加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少
C．液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比，有ca＞cb
D．燃料1的热值q1与燃料2的热值q2相比，有q1＜q2
【答案】B
【详解】A．选择甲、乙，液体的质量和种类相同，燃料的种类不同，可以探究热值的大小；实验中燃烧相同的时间，无法判定燃料燃烧的质量的大小，所以无法根据液体升高的温度来反映燃料热值的大小，故A错误；
B．选择甲、丙，燃料的种类相同，液体的质量相同，种类不同，可以探究比热容的大小，实验中用加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少，故B正确；
C．甲、丙所示实验中所用燃料种类与质量相同，相同时间内燃料燃烧释放的热量相等，燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则Qa＝Qb，甲、丙两实验烧杯中液体的初温相等，末温T甲＞T丙，则Δt甲＞Δt丙，即Δta＞Δtb，因为Qa＝Qb，m相等，Δt1＞Δt2，Q＝cmΔt，所以由可知，ca＜cb，故C错误；
D．甲、乙两实验所使用的燃料质量m相同而种类不同，加热质量相同的同种液体，液体温度升高的越高，则表明燃料放出的热量越多，燃料的热值越大，由于T甲＞T乙，所以q1＞q2，故D错误。
故选B。
10．某型号汽车在车型测试中，在一段平直的公路上以80km/h的速度匀速行驶了6km，消耗汽油1.5L（1L=1dm3），已知汽油的密度为，热值。假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为40%，在此过程中（ ）
A．汽油的热值减小
B．消耗汽油1.5kg
C．汽油完全燃烧放出热量3.5×1010J
D．汽车受到3.15×103N的阻力
【答案】D
【详解】A．热值是燃料的一种特性，与质量无关，汽车行驶过程中，油箱内的汽油减少，剩下的汽油的热值不变，故A错误；
B．消耗汽油的体积
消耗汽油的质量
故B错误；
C．汽油完全燃烧放出的热量
故C错误；
D．用来做有用功的热量
汽车移动的距离
汽车的牵引力
因为汽车做匀速直线运动，处于平衡状态，所以阻力
故D正确。
故选D。
11．甲、乙两辆汽车的热机效率；η甲＜η乙，在水平高速公路上匀速行驶时动力相同。甲车行驶50km消耗的汽油为4L，则乙车行驶100km消耗的汽油可能为（ ）
A．7.5L B．8L C．8.5L D．10L
【答案】A
【详解】甲、乙两辆汽车在水平高速公路上匀速行驶时动力相同，根据W＝Fs可知，甲、乙行驶100km所做的有用功相等，根据题意可知，甲车行驶100km消耗的汽油为8L，已知η甲＜η乙，根据可知，甲车汽油完全燃烧放出的热量大于乙车汽油完全燃烧放出的热量，即Q放甲＞Q放乙，根据Q放＝mq可知，甲车消耗汽油的质量大于乙车消耗汽油的质量，再根据可得，甲车消耗汽油的体积大于乙车消耗汽油的体积，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
12．小美在老师指导下进行了以下实验：甲、乙两烧杯各装100g水，用酒精灯加热甲烧杯，煤油灯加热乙烧杯，直至杯内水沸腾1分钟即熄灭该灯，测得消耗酒精4g、煤油2.5g。她根据实验数据绘制了水温与加热时间关系的图像（如图）。若水沸腾前质量不改变，同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等，，，，则下列说法正确的是（ ）
A．整个过程，甲杯中的水吸收的热量更多
B．前3分钟，乙杯中的水吸收的热量为
C．消耗的煤油完全燃烧放出的热量为
D．酒精灯加热的效率为28%
【答案】B
【详解】A．由题意，由于甲、乙两烧杯各装水的质量相等，水的初始温度相同，根据可知水沸腾前，两杯水吸收的热量相等，为
且同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等，则整个过程甲、乙两杯水所吸收的热量分别为
所以整个过程，乙杯中的水吸收的热量更多，故A错误；
B．由图可得，3分钟时乙杯中的水恰好沸腾，则吸收的热量为
故B正确；
C．整个过程消耗的煤油完全燃烧放出的热量为
故C错误；
D．在整个过程中，燃烧4g酒精所释放的热量为
可得酒精灯加热的效率为
故D错误。
故选B。
13．（1）为了比较水和食用油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图甲所示的实验。
①在两个相同的烧杯中应加入初温相同、质量相同的水和煤油（ρ水>ρ煤油）。实验中选用相同电加热器的目的是：使水和煤油在相同时间内 ；
②水和煤油温度随时间变化如图乙所示，根据图甲可判断出a物质是 。根据图乙可判断出b吸热能力较 （选填“强”或“弱”）；
（2）如图丙所示，为比较酒精和碎纸片的热值，用两只同规格的烧杯装相等质量的水，取质量相等的酒精和碎纸片，分别放入两个燃烧皿中，点燃分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧完，通过比较 （选填“加热时间”或“升高的温度”）来确定酒精和碎纸片热值的大小。
【答案】 吸收的热量相同 水 弱 升高的温度
【详解】（1）①[1]实验课题是探究不同物质的吸热能力，所以要保持水和煤油的质量相同；选用相同的电加热器目的是：使水和煤油在相同时间内吸收的热量相等。
②[2][3]图甲中可知：，已知：，由可知，质量相同时，，可判断出a物质是水，根据图乙可知：在质量、升高相同的温度时，a物质的加热时间长，说明a物质吸收的热量比乙物质吸收的热量多；所以物质a的吸热能力强，物质b的吸执能力较弱。
（2）[4]实验时为了控制变量，应用天平分别测出等质量的酒精和碎纸屑，将其放入装置中的燃烧皿内；因燃料的热值不能直接测量，但燃料燃烧放出的热量可以被水吸收，从而使水温发生变化，所以可以通过水升高的温度来比较燃料热值的大小关系。
14．如图所示，甲、乙、丙三个实验装置完全相同，燃料的质量都为10g，烧杯内液体的质量都相同。
（1）某实验小组要“研究不同物质的吸热能力”应选择 两个装置来进行实验；
（2）为了研究不同物质的吸热能力，利用其中两幅图的装置进行实验，根据记录的数据做出了两种液体的温度随时间变化的图像，如丁图所示，由丁图分析得出，如果已知b液体的比热容是1.8×103J/（kg·℃），则a液体的比热容是 J/（kg·℃）；
（3）在甲装置中，烧杯内的液体为200g的水，点燃燃料直至燃料烧完，温度计的示数由20℃上升到70℃，则水吸收的热量为 J；若燃料为酒精（q=3×107J/kg），通过实验算出的热值与实际相比 （选填“偏大”或“偏小”）。
【答案】 甲，丙
1200
42000 偏小
【详解】(1) [1]比较两种液体的吸热能力的大小，必须控制燃料的种类相同，改变液体的种类，控制液体的质量相同，根据温度计的示数判断两种液体吸热能力的大小关系，应选择甲、丙两图进行实验。
(2)[2]由图可知，ab两种物质在升高相同温度时，b的加热时间比a的加热时间为
则b吸收的热量为a吸收热量的1.5倍，根据Q=cmΔt可知，在质量和升高相同温度时，比热容和吸收的热量成正比，即b的比热容为a的比热容的1.5倍，则a的比热容为
(3) [3][4]水吸收的热量为
由于Q吸 =Q放，则酒精的热值为
计算出来的结果小于酒精的热值，这是因为燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收或燃料燃烧不完全，存在热散失，所以测得的热值会偏小。
15．如图所示，为了比较酒精和汽油的热值大小，某实验小组进行了以下实验。
（1）组装实验器材时，应按照 （选填“自下而上”或“自上而下”）的顺序；
（2）为了保证实验结论的可靠，实验中，除了控制酒精和汽油的质量相等外，还应控制两烧杯中水的初温和 相等；
（3）同时点燃两灯后，通过比较 （选填“水升高温度多少”或“加热时间长短”）来比较酒精和汽油燃烧放出热量的多少；当两灯的燃料全部燃烧完后，甲装置中温度计的读数是80℃，而乙装置中温度计的读数是90℃。由此判断 （选填“酒精”或“汽油”）的热值较大；
（4）另一组同学用同样的装置进行实验，发现两种燃料全部燃烧完时，两烧杯内的水都已经沸腾一段时间，此时，他们 （选填“能”或“不能”）比较出两种燃料的热值。
【答案】 自下而上 质量 水升高温度多少 汽油 不能
【详解】（1）[1]组装实验器材时，为了让火焰用外焰加热，温度计的玻璃泡浸没在液体中，应按照自下而上的顺序。
（2）[2]（3）[3]为了保证实验结论的可靠，实验中，除了控制酒精和汽油的质量相等外，还应控制两烧杯中水的初温和质量相等，当相同质量的酒精与汽油完全燃烧时，比较水升高温度多少，水温升高多的装置中，水吸收热量较多，说明燃料释放的燃料较多，比较得出酒精与汽油的热值。
[4]当两灯的燃料全部燃烧完后，水的初温相同，甲装置中温度计的读数是80℃，而乙装置中温度计的读数是90℃，则乙装置中水升高温度较多，水的质量相同，由得，乙装置中，水吸收热量较多，乙装置燃料放出热量较多，酒精与汽油的质量相同，由得，汽油的热值较大。
（4）[5]另一组同学用同样的装置进行实验，发现两种燃料全部燃烧完时，两烧杯内的水都已经沸腾一段时间，水的初温与末温都相同，无法比较水吸收热量多少，无法比较燃料放出热量多少，此时他们不能比较出两种燃料的热值。
16．某家庭需要将50kg、初温为10℃的水加热到50℃作为生活用水，他们利用煤气灶烧水，需要燃烧0.8kg的煤气。[c水=4.2×103J/（kg·℃），q煤气=4.2×107J/kg]
（1）这些水从10℃加热到50℃需要吸收的热量为多少？
（2）0.8kg的煤气完全燃烧放出的热量为多少？
（3）煤气灶烧水的效率为多少？
【答案】（1）8.4×106J；（2）3.36×107J；（3）25%。
【详解】解：（1）水吸收的热量
Q吸=c水m水（t﹣t0）=4.2×103J/（kg·℃）×50kg×（50℃-10℃）=8.4×106J
（2）0.8kg煤气完全燃烧放出的热量
Q放=m煤气q煤气=0.8kg×4.2×107J/kg=3.36×107J
（3）煤气灶烧水的效率
答：（1）这些水从10℃加热到50℃需要吸收的热量为8.4×106J；
（2）0.8m3的煤气完全燃烧放出的热量为3.36×107J；
（3）煤气灶烧水的效率为25%。
17．我国自主研发的某品牌汽车进行技术测试，已知该车在某段长2300m的水平路面以23m/s做匀速直线运动，汽车在行驶过程中受到的平均阻力为200N，汽车在此过程中燃烧了0.04kg汽油，汽油的热值q=4.6×107J/kg。在该段测试过程中，求：
（1）汽车所需要的时间；
（2）汽车的功率；
（3）发动机热机效率。
【答案】（1）100s；（2）4.6×103W；（3）25%
【详解】解：（1）由可得，汽车所需要的时间为
（2）汽车做匀速直线运动时，处于受力平衡状态，由二力平衡可知，汽车所受牵引力F牵等于汽车所受阻力F阻，即
故由W=Pt可得，汽车的功率为
（3）由Q=qm可得，汽油完全燃烧释放的热量为
汽车所做的功为
故热机的效率为
答：（1）汽车所需要的时间为100s；
（2）汽车的功率为4.6×103W；
（3）发动机热机效率为25%。
18．如图所示为某种固体酒精炉，固体酒精炉比液体酒精炉使用时更安全。为了测定该固体酒精炉的热效率，在炉中放入40g的固体酒精，当固体酒精燃烧完后，锅中1kg的水温度从20℃升高到了70℃。已知固体酒精的热值为1.5×107J/kg，水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）。
（1）若固体酒精完全燃烧，则放出的热量是多少？
（2）水吸收的热量是多少？
（3）小明测得固体酒精炉的热效率是多大？
（4）请写出固体酒精炉热效率不高的一个原因。
【答案】（1）6×105J；（2）2.1×105J；（3）35%；（4）见解析
【详解】解：（1）若固体酒精完全燃烧，则放出的热量是
（2）水吸收的热量为
（3）小明测得固体酒精炉的热效率为
（4）燃烧不完全；部分热量散发到空气中；锅吸收一部分热量。
答：（1）若固体酒精完全燃烧，则放出的热量是6×105J；
（2）水吸收的热量是2.1×105J；
（3）小明测得固体酒精炉的热效率是35%；
（4）燃烧不完全；部分热量散发到空气中；锅吸收一部分热量。14.2热机的效率同步练习
1.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；国际单位： ，符号 ；计算公式： 或 。
2.热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的 有关，与燃料的质量（体积）、是否燃烧、是否完全燃烧 。
3.热机运转中，用来做 ，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。表达式 ；由于热机不可避免会有能量损失，所以η总 1。
4.提高热机效率的方法：（1）使燃料充分燃烧；（2）尽量减少各种热量损失；（3）利用废气的能量（主要措施）；（4）注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。
1．“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力，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，1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为 J（q煤气=3.9×107J/kg）。
2．蒸米时，木桶中米内能的增加是通过 方式实现的，完全燃烧10kg的干木柴能释放出 J的热量。（干木柴的热值为1.2×107J/kg）
3．烧开一锅水，需要吸收完全燃烧0.1kg干木材所放出的热量，这些热量若采用天然气加热，需要完全燃烧 的天然气（已知，）。
4．如表是一种小型农用柴油机铭牌部分信息，该柴油机正常工作10min，输出有用功 J，对外做功 次，此时油箱内剩余柴油的热值 （增大/减小/不变）。
型号 HR05b
活塞行程 100mm
转速 2400r/min
输出功率 8kW
5．已知汽油的热值是，400g汽油完全燃烧可放出热量 J；如图所示，是某单缸四冲程汽油机的 冲程，该冲程中将机械能转化为 能。
6．液态氢通常被用作运载火箭燃料之一，主要是因为液态氢具有较大的（ ）
A．热值 B．密度 C．沸点 D．比热容
7．轿车行驶过程中，油箱中汽油逐渐减少，剩余汽油的热值、密度变化情况为（ ）
A．热值不变，密度不变 B．热值不变，密度变小
C．热值变小，密度不变 D．热值变小，密度变小
8．下列关于热值的说法正确的是（ ）
A．2kg煤的热值大于1kg煤的热值
B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多
C．燃料燃烧不完全时热值变小
D．燃料的热值是燃料本身的一种特性，其大小只与燃料的种类有关
9．目前许多汽车都使用涡轮增压发动机，该发动机可以使燃料燃烧更充分。下列关于热值和热机效率说法，正确的是（ ）
A．燃料燃烧更充分，可以增大热值
B．燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
C．若燃料完全燃烧，可以使发动机的效率达到100%
D．燃料燃烧释放的热量越多，热机效率越高
10．汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（ ）
A．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高
B．由乙图可知该汽油机的效率是30%
C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值
D．为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值
1．完全燃烧140g焦炭所放出的热量有60%被初始温度为21℃、质量为10kg的水吸收，则水吸收的热量为 J，水的温度将升高到 ℃。[，，在1个标准大气压下]
2．有一种“涡轮增压”（T型）轿车，通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车（L型）更节能，排气更清洁。同样的汽油加在T型轿车内与加在L型轿车内相比热值 （填“更大”或“一样大”或“更小”）：为防止发动机温度过高，可用水进行冷却，用水是因为水的 较大，这是通过 方式来改变发动机的内能；如果散热器中装有10kg的水，在水温升高50℃时，水吸收的热量是 J（c水＝4.2×103J/kg·℃）。
3．食物也是一种“燃料”，淀粉在人体内“燃烧”的热值约为1.75×107J/kg，同样情况下，脂肪的热值约为4×107J/kg。假如你摄入了脂肪食物75g，则你已摄入了 J热量。青少年每天需要摄入的热量约为1.0×107J，为满足每天热量需要，你还需要摄取 g淀粉。如果将这1.0×107J的热量用来加热水，可让10kg初温为20℃的水温度升高 ℃。[1个标准大气压，c水=4.2×103J/(kg ℃)]
4．小明在家里用一张特殊材料的纸折成火锅，加上水，如图所示。纸锅中水的质量为1kg，利用天然气将水从20℃加热到70℃时，水需要吸收 J的热量，在这个过程中，燃烧天然气放出的热量 （选填“大于”“小于”或“等于”）水吸收的热量。[水的比热容为4.2×103J/（）]
5．为了保护地球环境，部分农村地区也逐步用天然气代替煤炭生火做饭或取暖。若用天然气代替无烟煤，完全燃烧时，使质量为100kg的水温度升高了51℃，水吸收的热量 J，这相当于节约了 kg的无烟煤。[已知，，不计热损失]。
6．小明在探究冰熔化特点时，用酒精灯加热50g的冰，每2分钟完全燃烧的酒精质量均为0.1g，保持加热效率不变时，冰的温度随时间变化的图像如图所示。由此可知：冰全部熔化成水后4分钟吸收热量为 J，该实验中酒精灯的加热效率为 %，BC过程中被加热物质的内能将增加 J。[c水=4.2×103J/(kg·℃)，q酒精=3×107J/kg]
7．汽油机是汽车的心脏，某四冲程汽油机的转速是3000r/min，则它每秒钟对外做功 次。小汽车行驶一段路程消耗汽油2kg，这些汽油完全燃烧放出的热量是 J，若此过程中获得有用的机械能为2.76×107J，汽油机的热效率为 。如果减少此过程中机械摩擦消耗的能量，汽油机的热效率将 （汽油的热值q＝4.6×107J/kg）
8．如图所示为甲、乙、丙三部汽油机燃料完全燃烧释放的内能和汽油机输出机械能的二维柱状图。根据图中的信息，下列选项完全正确的是（ ）
A．丙输出的机械能比甲少，所以丙的效率比甲低
B．在消耗燃料质量相同时，乙输出机械能比甲少
C．在输出的机械能相同时，乙比丙消耗更多燃料
D．三部汽油机中，乙的效率最高
9．如图所示，甲、乙、丙装置完全相同，燃料的质量、液体的质量和初温都相等，当燃料燃尽时（烧杯内的液体均未沸腾），温度计示数为T甲＞T乙＞T丙。下列说法正确的是（ ）
A．选择甲、乙，可以用燃烧相同时间比较液体升高温度来反映燃料热值的大小
B．选择甲、丙，可以用加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少
C．液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比，有ca＞cb
D．燃料1的热值q1与燃料2的热值q2相比，有q1＜q2
10．某型号汽车在车型测试中，在一段平直的公路上以80km/h的速度匀速行驶了6km，消耗汽油1.5L（1L=1dm3），已知汽油的密度为，热值。假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为40%，在此过程中（ ）
A．汽油的热值减小
B．消耗汽油1.5kg
C．汽油完全燃烧放出热量3.5×1010J
D．汽车受到3.15×103N的阻力
11．甲、乙两辆汽车的热机效率；η甲＜η乙，在水平高速公路上匀速行驶时动力相同。甲车行驶50km消耗的汽油为4L，则乙车行驶100km消耗的汽油可能为（ ）
A．7.5L B．8L C．8.5L D．10L
12．小美在老师指导下进行了以下实验：甲、乙两烧杯各装100g水，用酒精灯加热甲烧杯，煤油灯加热乙烧杯，直至杯内水沸腾1分钟即熄灭该灯，测得消耗酒精4g、煤油2.5g。她根据实验数据绘制了水温与加热时间关系的图像（如图）。若水沸腾前质量不改变，同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等，，，，则下列说法正确的是（ ）
A．整个过程，甲杯中的水吸收的热量更多
B．前3分钟，乙杯中的水吸收的热量为
C．消耗的煤油完全燃烧放出的热量为
D．酒精灯加热的效率为28%
13．（1）为了比较水和食用油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图甲所示的实验。
①在两个相同的烧杯中应加入初温相同、质量相同的水和煤油（ρ水>ρ煤油）。实验中选用相同电加热器的目的是：使水和煤油在相同时间内 ；
②水和煤油温度随时间变化如图乙所示，根据图甲可判断出a物质是 。根据图乙可判断出b吸热能力较 （选填“强”或“弱”）；
（2）如图丙所示，为比较酒精和碎纸片的热值，用两只同规格的烧杯装相等质量的水，取质量相等的酒精和碎纸片，分别放入两个燃烧皿中，点燃分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧完，通过比较 （选填“加热时间”或“升高的温度”）来确定酒精和碎纸片热值的大小。
14．如图所示，甲、乙、丙三个实验装置完全相同，燃料的质量都为10g，烧杯内液体的质量都相同。
（1）某实验小组要“研究不同物质的吸热能力”应选择 两个装置来进行实验；
（2）为了研究不同物质的吸热能力，利用其中两幅图的装置进行实验，根据记录的数据做出了两种液体的温度随时间变化的图像，如丁图所示，由丁图分析得出，如果已知b液体的比热容是1.8×103J/（kg·℃），则a液体的比热容是 J/（kg·℃）；
（3）在甲装置中，烧杯内的液体为200g的水，点燃燃料直至燃料烧完，温度计的示数由20℃上升到70℃，则水吸收的热量为 J；若燃料为酒精（q=3×107J/kg），通过实验算出的热值与实际相比 （选填“偏大”或“偏小”）。
15．如图所示，为了比较酒精和汽油的热值大小，某实验小组进行了以下实验。
（1）组装实验器材时，应按照 （选填“自下而上”或“自上而下”）的顺序；
（2）为了保证实验结论的可靠，实验中，除了控制酒精和汽油的质量相等外，还应控制两烧杯中水的初温和 相等；
（3）同时点燃两灯后，通过比较 （选填“水升高温度多少”或“加热时间长短”）来比较酒精和汽油燃烧放出热量的多少；当两灯的燃料全部燃烧完后，甲装置中温度计的读数是80℃，而乙装置中温度计的读数是90℃。由此判断 （选填“酒精”或“汽油”）的热值较大；
（4）另一组同学用同样的装置进行实验，发现两种燃料全部燃烧完时，两烧杯内的水都已经沸腾一段时间，此时，他们 （选填“能”或“不能”）比较出两种燃料的热值。
16．某家庭需要将50kg、初温为10℃的水加热到50℃作为生活用水，他们利用煤气灶烧水，需要燃烧0.8kg的煤气。[c水=4.2×103J/（kg·℃），q煤气=4.2×107J/kg]
（1）这些水从10℃加热到50℃需要吸收的热量为多少？
（2）0.8kg的煤气完全燃烧放出的热量为多少？
（3）煤气灶烧水的效率为多少？
17．我国自主研发的某品牌汽车进行技术测试，已知该车在某段长2300m的水平路面以23m/s做匀速直线运动，汽车在行驶过程中受到的平均阻力为200N，汽车在此过程中燃烧了0.04kg汽油，汽油的热值q=4.6×107J/kg。在该段测试过程中，求：
（1）汽车所需要的时间；
（2）汽车的功率；
（3）发动机热机效率。
18．如图所示为某种固体酒精炉，固体酒精炉比液体酒精炉使用时更安全。为了测定该固体酒精炉的热效率，在炉中放入40g的固体酒精，当固体酒精燃烧完后，锅中1kg的水温度从20℃升高到了70℃。已知固体酒精的热值为1.5×107J/kg，水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）。
（1）若固体酒精完全燃烧，则放出的热量是多少？
（2）水吸收的热量是多少？
（3）小明测得固体酒精炉的热效率是多大？
（4）请写出固体酒精炉热效率不高的一个原因。
