13.4 热机效率和环境保护 同步测试（含解析）

第四节　热机效率和环境保护
一、选择题
1.我国在航天工程中使用的长征系列运载火箭,大多选用液态氢作为燃料,主要原因是液态氢具有(　　)
A.较低的沸点 B.较大的热值
C.较大的比热容 D.较高的凝固点
答案　B　由于液态氢具有较高的热值,相同质量的液态氢完全燃烧时能够放出的热量较多,所以大多选用液态氢作为燃料。
2.下列说法中正确的是(　　)
A.一桶柴油的热值比一杯柴油的热值大
B.四冲程内燃机的做功冲程是将内能转化为机械能
C.物体吸收热量后,内能变大,温度一定升高
D.打开醋瓶能嗅到醋味,说明分子间存在引力
答案　B　热值是物质本身的属性,同一种物质的热值是一定的,与质量无关;做功冲程是将内能转化为机械能;晶体熔化过程中,吸收热量,内能增加,但温度保持不变;能嗅到醋味是由醋分子无规则运动引起的。
3.关于燃料和热值,以下说法正确的是(　　)
A.燃料热值与燃料的质量无关
B.容易燃烧的燃料,热值一定大
C.煤的热值大于干木柴的热值,燃烧煤放出的热量比燃烧木柴放出的热量一定多
D.为了提高锅炉的效率,一定要用热值高的燃料
答案　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、燃烧程度等均无关。热值大小与燃料是否容易燃烧无关,燃料燃烧放出热量的多少不仅与燃料的热值大小有关,还与燃料的质量以及燃烧程度有关;锅炉的效率与燃料的热值高低没有关系。
4.甲乙两台柴油机,甲的效率低于乙的效率,意义是(　　)
A.甲的功率大于乙的功率
B.甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料
C.乙将燃料燃烧放出的能变成有用功的那部分的比例比甲大
D.工作相同时间甲消耗的燃料一定比乙少
答案　C　热机的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的比;热机的功率是指做功的快慢,两者没有必然的联系。B和D没有控制做相同的有用功,消耗的燃料多少无法比较;据热机的效率的定义可知C项正确。
5.关于内燃机,下列说法正确的是(　　)
A.内燃机的实际工作效率可达100%
B.汽油机和柴油机使用同种燃料
C.汽油机和柴油机均属于内燃机
D.在做功冲程中,机械能转化为内能
答案　C　内燃机工作时,一定有能量的损失,因此效率一定小于100%;汽油机的燃料是汽油,柴油机的燃料是柴油;利用内能与机械能相互转化的机器称为内燃机,汽油机和柴油机均属于内燃机;内燃机工作时,在做功冲程中,内能转化为机械能。
6.完全燃烧1 kg柴油放出的热量能使质量为多少的水温度升高20 ℃[已知柴油的热值是4.2×107 J/kg,水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),假定放出的热量被水完全吸收](　　)
A.2 kg B.20 kg C.50 kg D.500 kg
答案　D　柴油完全燃烧释放的热量Q=mq=1 kg×4.2×107 J/kg=4.2×107 J,水的质量m===500 kg。
二、填空题
7.物体的内能与它的温度关系密切,温度升高,物体的内能　　　　,内燃机气缸中高温气体的内能　　　　　(填“能”或“不能”)100%转化为活塞的动能。?
答案　增大　不能
解析　物体的内能与它的温度关系密切,温度升高,物体的内能增大;由于有机械能损耗及废气带走大部分热量,内燃机气缸中的内能不能100%转化为活塞的动能。
8.秸秆野外焚烧,既不安全又不环保,且浪费能源,若回收再利用,既可产生沼气,又可产生肥料。100 kg秸秆可产生沼气1 m3,若完全燃烧这部分沼气可产生热量　　　　 J,不计热量损失,这些热量可以使　　　　 kg的水温度升高50 ℃。[已知沼气热值为4.2×107 J/m3、水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]?
答案　4.2×107　200
解析　完全燃烧这部分沼气可产生热量Q放=Vq=1 m3×4.2×107 J/m3=4.2×107 J;由Q吸=cmΔt,Q吸=Q放=4.2×107 J,解得m===200 kg。
三、解答题
9.某实验小组利用如图所示的实验装置粗略测量蜡烛的热值q,图中A为穿有小木棍的容器(内装有水),B为下部开了许多通气孔的罩子。
(1)观察实验装置可知,实验小组同学是通过测量　　　　间接测量蜡烛燃烧放出的热量;?
(2)要完成本实验,除了图中的实验器材,还需要的测量工具是　　　　　和　　　　;?
(3)某次实验测得的数据如下表,则粗略测得这支蜡烛的热值q=　　　　　J/kg。?
物理量
测量值
容器中水的质量m/g
150
容器中水的初温t1/℃
25
容器中水的末温t2/℃
40
燃烧前蜡烛的质量m1/g
20.6
燃烧后蜡烛的质量m2/g
20
(4)本实验测出的热值会比真实值更　　　　　,造成这一偏差的原因是　　　　　(写一条即可)。?
答案　(1)水吸收的热量　(2)天平　温度计　(3)1.575×107　(4)小　蜡烛燃烧产生的热量中,有部分散失于空气中
解析　(1)实验小组同学是通过测量水所吸收的热量来间接测量蜡烛释放的热量。(2)要完成本实验,需要测量水的温度与水和蜡烛的质量,因此还需要温度计与天平。(3)这支蜡烛的热值q=Q放/m蜡=Q水吸/m蜡===1.575×107 J/kg。(4)实验过程中蜡烛燃烧产生的热量有部分散失于空气中,蜡烛燃烧放出的热量没有全部被水吸收,因此实验测出的热值比真实值小。
四、计算题
10.现代家庭装修中有些浴室使用燃气热水器提供热水,小芳家安装了燃气热水器。已知水进入热水器前的温度是10 ℃,洗澡时热水器输出热水的温度设定为40 ℃。如果小芳洗一次澡用热水0.05 m3,水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)。求:
(1)所用热水的质量为多少?
(2)水从热水器中吸收多少热量?
(3)若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收,需要消耗多少m3的天然气?(天然气的热值q=4×107 J/m3)
答案　(1)50 kg　(2)6.3×106 J　(3)0.225 m3
解析　(1)热水的质量: m=ρV=1.0×103 kg/m3×0.05 m3=50 kg ;
(2)热水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(40 ℃-10 ℃)=6.3×106 J ;
(3)天然气完全燃烧释放热量: Q放==9×106 J ,需要天然气的体积V==0.225 m3。