知能提升作业(十六)
第五节 热 机
(30分钟 40分)
一、选择题(本大题共5小题,每小题3分,共15分)
1.如图所示的四种车辆中适合使用汽油机做动力的是( )
2.下面流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环和涉及的主要能量转化情况,下列关于图中①②③④的补充正确的是( )
A.①做功冲程②内能转化为机械能③压缩冲程④机械能转化为内能
B.①压缩冲程②内能转化为机械能③做功冲程④机械能转化为内能
C.①压缩冲程②机械能转化为内能③做功冲程④内能转化为机械能
D.①做功冲程②机械能转化为内能③压缩冲程④内能转化为机械能
3.双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料,以下说法正确的是
( )
A.燃料的热值越大,燃烧时放出的热量越多
B.以天然气为燃料,汽车发动机的效率可以达到100%
C.在压缩冲程中,燃料混合物的温度升高,内能增大
D.汽油与天然气相比,燃烧时汽油对环境的污染较小
4.近几年煤炭价格较高,少数不法商贩将煤矸石、破碎石掺在优质煤中高价销售,客户为不上当,最恰当的方法是检测煤的( )
A.温度 B.质量 C.热值 D.比热容
5.为体现低碳经济的理念,德州太阳城充分利用发电技术,其太阳能板面积达3×103m2,年发电量3×105kW·h.若这些电能由火力发电站提供(煤的热值为3×107J/kg,煤完全燃烧释放出的内能转化为电能的效率是30%),则仅此一项每年可节约煤炭的质量为( )
A.2.0×103kg B.1.2×104kg
C.3.6×104kg D.1.2×105kg
二、填空题(本大题共3小题,每空1分,共6分)
6.热机是一种把内能转化为 能的机器,请举出一种生产生活中使用的热机 。
7.两种燃料的热值之比为2∶1,它们的质量之比为1∶4,那么这两种燃料完全燃烧放出的热量之比为 。
8.为了保证学生饮水卫生,学校决定为学生供应开水。工人师傅用锅炉将300kg、20℃的水烧开(在标准大气压下),这些水要吸收 J的热量。而实际烧了10kg的无烟煤,这些煤完全燃烧放出 J的热量。锅炉的效率约是 。
[c水=4.2×103J/(kg·℃),q煤=3.4×107J/kg]
三、实验探究题(8分)
9.某同学学习了燃料的热值后,自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系。他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置,并每隔1分钟记录杯中水的温度(见表)。
加热的时间/min
0
1
2
3
4
5
6
甲杯水温/℃
25
27
29
32
34
36
38
乙杯水温/℃
25
26
27
28
29
30
31
(1)在安装、调整实验器材时,科学合理的顺序是(甲图中):先调整固定
的位置,再调整固定 的位置。(选填“A”或“B”)
(2)为保证实验结论的可靠,实验时应控制两套装置中相同的量有加热时间和水的 、 。
(3)通过表中记录的数据,你认为煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是 。
(4)该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量并记录了数据,利用公式Q吸=cm(t-t0)计算出了水吸收的热量,他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果可靠吗? ,为什么? 。
四、计算题(11分)
10.用天然气灶烧水,燃烧0.5m3的天然气,使100kg的水从
20℃升高到70℃。已知水的比热容为c=4.2×103J/(kg·℃),天然气的热值
为q=7.0×107J/m3。求:
(1)0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放。
(2)水吸收的热量Q吸。
(3)燃气灶的效率η。
答案解析
1.【解析】选D。本题考查了柴油机和汽油机的区别,汽油机一般用在较为轻便的机械上。所以,小汽车上用的是汽油机,而其他三个选项都是较为笨重的机车,所以用的是柴油机。
2.【解析】选C。汽油机的四个冲程分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程,在压缩冲程与做功冲程中伴有能量的转化,在压缩冲程中,机械能转化为内能,在做功冲程中,内能转化为机械能。
3.【解析】选C。燃料燃烧放出的热量不仅与燃料的热值有关,还与燃料的质量有关,所以不一定燃料的热值大,燃烧时放出的热量就多;无论用何种燃料,汽车发动机的效率不可能达到100%;在压缩冲程中,压缩燃料对燃料做功,机械能转化为内能,使燃料的温度升高,内能增大;天然气比汽油对环境的污染小,更环保。所以选C。
4.【解析】选C。温度和质量不随物质种类的变化而变化,虽然比热容和热值都是物质的特性,随物质种类的变化而变化,但煤是燃料,石头不是燃料,当掺入煤矸石、破碎石时,石头不能燃烧,热值变化较大,所以最恰当的方法是检测煤的热值。
5.【解析】选D。由题意可知,利用太阳能年发电量W=3×105kW·h=3×105×3.6×106J=1.08×1012J,
因为W=Q放×30%
所以Q放= W/30% =1.08×1012J/30%
=3.6×1012J
又因为Q放=mq
所以用火力发电需要煤炭:
m===1.2×105kg,
即每年可节约煤炭1.2×105kg,故选D。
6.【解析】本题考查热机的知识。热机是一种把内能转化为机械能的机器,在生产生活中使用的热机,现在主要是内燃机。
答案:机械 内燃机
7.【解析】根据Q=mq得:Q1=m1q1,Q2=m2q2,所以===。
答案:1∶2
8.【解析】计算热量的多少,要根据题意准确选用公式,计算锅炉内水温升高吸收的热量用公式Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×300kg×(100℃-20℃)
=1.008×108J,计算燃料完全燃烧释放的热量用公式Q放=mq煤=10kg×3.4×107J/kg=3.4×108J。燃料燃烧释放的热量不能全部被水吸收,锅炉存在热量利用的效率,热量转换的效率η===29.6%。
答案:1.008×108 3.4×108 29.6%
9.【解析】(1)组装器材,要从下往上组装,故先调整固定B的位置,再调整固定A的位置。
(2)根据控制变量法的思想,应控制水的质量和初温相同。
(3)由数据分析,甲杯中水的温度升高得快,说明煤油放出的热量多,故热值较大的是煤油。
(4)因任何燃料在燃烧时都有热量损失,吸收效率无法估计,故不能测出水吸收的热量,故不能根据Q吸=cm(t-t0)=mq来计算煤油和菜籽油的热值。
答案:(1)B A (2)质量 初温 (3)煤油
(4)不可靠 煤油和菜籽油不可能完全燃烧,且有热量损失(容器、石棉网、铁圈等要吸热,水、容器等向周围环境散热),故无法准确计算燃料的热值
10.【解析】(1)天然气完全燃烧放出的热量
Q放=Vq=0.5m3×7.0×107J/m3=3.5×107J
(2)水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)
=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(70℃-20℃)
=2.1×107J
(3)效率η===60%
答案:(1)3.5×107J (2)2.1×107J (3)60%