人教版九年级物理全一册 14.2 热机效率 计算题型(无答案）

热量和热机效率的计算
【学习目标】1.理解热机效率的主要题型及规律，
能正确解决效率问题
2.理清解题思路。
【学习重点】利用规律、公式解决效率问题。
【学习难点】有热机效率参与的力学综合问题。
【考点及考试要求】常以现代家用电器、机车、发电厂等为背景考查效率的计算，主要以综合计算题形式出现。
【学习过程】
一、效率问题
效率问题是初中物理中的一个重点，也是一个难点，主要分为机械效率和热机效率。许多学生在这类问题的计算中常出现问题，主要是找不到有用能量部分和总能量部分。本次课主要以热机效率为主。
热机效率常以常见的家用电器（如热水器）、交通工具（如汽车、电动车）、发电厂（垃圾发电厂等）为背景进行考查：问题分析能力、信息提取能力和公式规律应用能力等。解决效率问题，关键是通过分析题目，找出有用能量和总能量，。
选择正确的公式计算出有用能量和总能量，最后利用公式
η=或η=计算效率。
有用能量：用来对外做有用功的能量
总能量：燃料燃烧时所释放的能量
目前常见的两种题型：（1）热水壶烧水效率问题
（2）汽车发动机效率问题
总体思路：η=
（1）热水壶烧水效率问题：Q有=Cm△t；
（2）汽车发动机效率问题：W有=FS或W有=Pt；
总能量：一般为Q总=mq.
例题讲解
例1（热水器烧水效率问题）
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。
解析：（1）Q放=Vq=0.5m3×7.0×107
J/m3=3.5×107
J
（2）Q吸=Cm△t=4.2×103J/（kg ℃）×100kg×(70℃-20℃)J=2.1×107
J
(3)
Q有=Q吸
Q总=Q放
η====60%
总结：这类题关键是找出有用的能量为水吸收的热量：Q有=Cm△t，总能量为燃料完全燃烧放出的热量：Q总=mq或太阳辐射的能量
例2（汽车发动机效率问题）
有一家大型的特种专用汽车生产基地，该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×10－3m3（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，热值q＝4×107J/kg，求：（1）专用车牵引力所做的功？（2）该专用车的热机效率是多少？
解析：（1）专用汽车做匀速直线运动，F牵=f=3.0×103
N，
则牵引力做的功W=FS=3.0×103N×5.6×103
m=1.68×107
J
（2）消耗的燃油质量为：m=ρV=
0.8×103kg/m3×1.5×10－3m3=1.2
kg
则Q放=mq=1.2kg×4×107J/kg=4.8×107
J
η===35%
总结：这类题关键是找出有用的能量大小为牵引力做的功：W=FS或W=Pt，总能量为燃油完全燃烧放出的热量：Q总=mq.
例3（其他情景问题）
每到夏收季节，农村大量农作物秸秆在田间被随意焚烧，这不仅造成资源浪费、环境污染，而且极易引发火灾等。为解决这一问题，现已研制出利用秸秆生产的节能环保型燃料——秆浆煤。若燃烧秆浆煤，使50kg、20℃的水温度升高到80℃。（秆浆煤的热值为2.4×107J/kg）
求：（1）水需要吸收的热量？
（2）如果秆浆煤燃烧释放的热量有30%被水吸收，需要完全燃烧多少千克秆浆煤？
解析：（1）水吸收的热量：Q吸=Cm△t=4.2×103J/（kg ℃）×50kg
×（80℃-20℃）J=1.26×107
J
（2）依题意有，Q吸=Q放×30%=mq×30%
则
【针对练习】
B1．用酒精灯给2kg的水加热，当水的温度从20℃升高到100℃时，共耗去酒精40g。
求：（1）水吸收的热量；
（2）酒精完全燃烧放出的热量；
（3）炉子的效率。（已知酒精的热值q=3．0×107J／kg
）
C2．一辆重为5×104N的汽车，在平直公路上以72km/h的速度行驶时，遇到的阻力为车重的0.02倍，每小时需汽油6kg，汽油的热值为4.6×107J/
kg，求这辆汽车发动机的效率。
C3、设计汽车发动机时，既要考虑能量的利用率，也要考虑发动机的冷却问题。⑴为了防止发动机过热，汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度，5kg水在冷却系统中升高了50℃，所吸收的热量是多少？
⑵柴油在某汽车发动机汽缸内燃烧时，如果每分钟释放1.2×107J的能量，发送机输出的功率是8.5×104W，则此汽车发动机的效率是多少？
B4．完全燃烧140
g焦炭(焦炭的热值为3．0×107J／kg)能放出多少热量 若这些热量的30％被水吸收，则能使30kg
20℃的水温升高到多少
班级
姓名
课型：
新课
编写人：
霍明智
使用人：
________
审核组：八B物理组
审核人：刘青正
时间：2012.9.2
师生札记：
班级
姓名
课型：新课
编写人：陈文涛
审核：七年级历史组
时间：2011.8
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