第四节 热机效率和环境保护
1.(2023·福州屏东中学期末)现在华北地区广大的农村正在进行“煤改气”活动,人们以前习惯以煤作为取暖燃料,现改为用“天然气”为燃料。除了环保因素外,还由于天然气比煤炭 ( )
A.比热容大 B.热值高
C.密度小 D.熔点低
2.(2023·宜昌中考)关于燃料及其热值,下列说法正确的是 ( )
A.没有燃烧的燃料,热值等于零
B.燃料完全燃烧时,它的热值最大
C.燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D.燃料燃烧时温度越高,放出的热量越多
3.关于热机的效率,下列说法正确的是 ( )
A.在做功同样多的情况下,热机的效率越高消耗的燃料越多
B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
C.热机的效率越高说明做功越快
D.热机损失的能量中,废气带走的能量较少,主要是由于机械摩擦损失的
4.(2023·衡阳中考)汽车的发动机大多数是内燃机,内燃机是热机的一种,下列关于热机和环境保护的说法,正确的是 ( )
A.热机排出的尾气没有内能
B.热机的效率能达到100%
C.热机的大量使用会造成环境污染
D.汽油机的做功冲程是将机械能转化成内能
5.如图所示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%
6.一个成年人参加一次长跑,身体消耗的能量为6.6×106 J,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 J/kg,干木柴用掉一半后,剩余干木柴的热值将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
7.(2023·安徽中考)小明利用家中的燃气表和温度计测量燃气灶烧水的效率。将1 kg的水从20 ℃加热到60 ℃,消耗了0.01 m3的天然气(假设天然气完全燃烧),已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4.0×107 J/m3,则此次燃气灶烧水的效率为 。
8.(2023·南充中考)用某型号天然气热水器烧水,完全燃烧热值为3.2×107 J/m3的天然气0.125 m3,放出热量 J;若该热水器的加热效率为84%,则能将40 kg初始温度为20 ℃的水加热至 ℃。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]。
9.已知汽车发动机的输出功率为75 kW。若该汽车行驶1 h消耗柴油16 kg,则该汽车发动机的热机效率η= (q柴油=4.3×107 J/kg,精确到0.1%);若用P输出表示发动机的输出功率,m0表示单位时间内消耗燃料的质量,q表示燃料的热值,则η= 。
10.一辆氢动力试验汽车10 min内在平直路面上匀速直线行驶了12 km,消耗了0.15 kg的氢气。此过程中,汽车发动机的牵引力为1×103 N。求:(氢气的热值取1.4×108 J/kg)。
(1)汽车的牵引力做的功。
(2)氢气完全燃烧放出的热量。
(3)汽车发动机的效率(保留一位小数)。
11.(2023·成都中考)小叶看见面点师傅将面拉成长条,放入滚烫的油中就炸出了香脆可口的油条,于是很想了解油的吸热能力。在老师指导下,他用酒精灯分别加热质量为50 g、初温为20 ℃的油和水,记录的相关数据如表所示。若单位时间内油吸收的热量与水吸收的热量相等,酒精的热值为3×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。下列说法正确的是 ( )
A.2 min内油吸收的热量为3×104 J
B.他使用的酒精灯的加热效率为21%
C.油的末温比水的高,所以吸热能力更强
D.油的吸热能力与其吸收的热量多少有关
12.为比较不同燃料燃烧放热能力的差异,小明设计了如图甲、乙所示的两组对比实验,实验装置完全相同。烧杯内水的初温、质量也都相同,实验中忽略热量的散失,且两种燃料燃烧时均匀放热。
(1)实验中还应控制燃料燃烧的 (选填“时间”“初温”或“质量”)相同。
(2)燃料燃烧完后,画出水的温度随时间变化的关系图像如图丙所示。由此可知,用燃料1加热的水升温快,这说明在 燃料1放出的热量多。燃料1燃烧5 min放出的热量 (选填“大于”“小于”或“等于”)燃料2燃烧15 min放出的热量。
(3)假设燃料完全燃烧,则燃料1与燃料2的热值之比为 。
13.某燃料动力汽车(内燃机提供能量)经多次测试后,发现所受阻力与车速的关系如图所示。在某次测试中,汽车在平直公路上以50 km/h的速度匀速行驶了0.5 h,求该过程中:
(1)汽车所受的牵引力。
(2)若内燃机完全燃烧燃料时所释放的能量中有20%转化为汽车牵引力所做的功,则该过程需要消耗多少千克的燃料 (已知燃料的热值是5.0×107 J/kg)第四节 热机效率和环境保护
1.(2023·福州屏东中学期末)现在华北地区广大的农村正在进行“煤改气”活动,人们以前习惯以煤作为取暖燃料,现改为用“天然气”为燃料。除了环保因素外,还由于天然气比煤炭 (B)
A.比热容大 B.热值高
C.密度小 D.熔点低
2.(2023·宜昌中考)关于燃料及其热值,下列说法正确的是 (C)
A.没有燃烧的燃料,热值等于零
B.燃料完全燃烧时,它的热值最大
C.燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D.燃料燃烧时温度越高,放出的热量越多
3.关于热机的效率,下列说法正确的是 (B)
A.在做功同样多的情况下,热机的效率越高消耗的燃料越多
B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
C.热机的效率越高说明做功越快
D.热机损失的能量中,废气带走的能量较少,主要是由于机械摩擦损失的
4.(2023·衡阳中考)汽车的发动机大多数是内燃机,内燃机是热机的一种,下列关于热机和环境保护的说法,正确的是 (C)
A.热机排出的尾气没有内能
B.热机的效率能达到100%
C.热机的大量使用会造成环境污染
D.汽油机的做功冲程是将机械能转化成内能
5.如图所示是某内燃机工作时的能量流向图,该内燃机的热机效率是 (B)
A.25% B.35% C.40% D.75%
6.一个成年人参加一次长跑,身体消耗的能量为6.6×106 J,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 1.2×107 J/kg,干木柴用掉一半后,剩余干木柴的热值将 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
7.(2023·安徽中考)小明利用家中的燃气表和温度计测量燃气灶烧水的效率。将1 kg的水从20 ℃加热到60 ℃,消耗了0.01 m3的天然气(假设天然气完全燃烧),已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4.0×107 J/m3,则此次燃气灶烧水的效率为 42% 。
8.(2023·南充中考)用某型号天然气热水器烧水,完全燃烧热值为3.2×107 J/m3的天然气0.125 m3,放出热量 4×106 J;若该热水器的加热效率为84%,则能将40 kg初始温度为20 ℃的水加热至 40 ℃。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]。
9.已知汽车发动机的输出功率为75 kW。若该汽车行驶1 h消耗柴油16 kg,则该汽车发动机的热机效率η= 39.2% (q柴油=4.3×107 J/kg,精确到0.1%);若用P输出表示发动机的输出功率,m0表示单位时间内消耗燃料的质量,q表示燃料的热值,则η= ×100% 。
10.一辆氢动力试验汽车10 min内在平直路面上匀速直线行驶了12 km,消耗了0.15 kg的氢气。此过程中,汽车发动机的牵引力为1×103 N。求:(氢气的热值取1.4×108 J/kg)。
(1)汽车的牵引力做的功。
(2)氢气完全燃烧放出的热量。
(3)汽车发动机的效率(保留一位小数)。
解:(1)汽车的牵引力做功为:W=Fs=1×103 N×1.2×104 m=1.2×107 J;
(2)氢气完全燃烧放出的热量为:Q放=mq=0.15 kg×1.4×108 J/kg=2.1×107 J;
(3)汽车发动机的效率为:η=×100%=×100%≈57.1%。
11.(2023·成都中考)小叶看见面点师傅将面拉成长条,放入滚烫的油中就炸出了香脆可口的油条,于是很想了解油的吸热能力。在老师指导下,他用酒精灯分别加热质量为50 g、初温为20 ℃的油和水,记录的相关数据如表所示。若单位时间内油吸收的热量与水吸收的热量相等,酒精的热值为3×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。下列说法正确的是 (B)
A.2 min内油吸收的热量为3×104 J
B.他使用的酒精灯的加热效率为21%
C.油的末温比水的高,所以吸热能力更强
D.油的吸热能力与其吸收的热量多少有关
12.为比较不同燃料燃烧放热能力的差异,小明设计了如图甲、乙所示的两组对比实验,实验装置完全相同。烧杯内水的初温、质量也都相同,实验中忽略热量的散失,且两种燃料燃烧时均匀放热。
(1)实验中还应控制燃料燃烧的 质量 (选填“时间”“初温”或“质量”)相同。
(2)燃料燃烧完后,画出水的温度随时间变化的关系图像如图丙所示。由此可知,用燃料1加热的水升温快,这说明在 相同时间内 燃料1放出的热量多。燃料1燃烧5 min放出的热量 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)燃料2燃烧15 min放出的热量。
(3)假设燃料完全燃烧,则燃料1与燃料2的热值之比为 4∶3 。
13.某燃料动力汽车(内燃机提供能量)经多次测试后,发现所受阻力与车速的关系如图所示。在某次测试中,汽车在平直公路上以50 km/h的速度匀速行驶了0.5 h,求该过程中:
(1)汽车所受的牵引力。
(2)若内燃机完全燃烧燃料时所释放的能量中有20%转化为汽车牵引力所做的功,则该过程需要消耗多少千克的燃料 (已知燃料的热值是5.0×107 J/kg)
解:(1)由v=得:s=vt=50 km/h×0.5 h=25 km=2.5×104 m,由图像可知,汽车速度为50 km/h时,所受阻力为4 000 N,由于汽车匀速行驶,汽车的牵引力:F=f=4 000 N,
(2)牵引力做功:W=Fs=4 000 N×2.5×104 m=1×108 J;由η=得:W=ηQ=ηqm,则m===10 kg。
