人教版物理九年级全一册：14.2 热机的效率 同步练习（附答案）

第2节　热机的效率
一、知识梳理　　　　　　　　　　　　　　
1．热值
定　　义：某种燃料 燃烧放出的热量与其质量的 ，叫做这种燃料的热值．
公　　式：Q放＝ ．(气体燃料完全燃烧放出热量的公式：Q放＝ )
单　　位：固体或液体燃料的热值的单位是： ；气体燃料的热值的单位是： ．
注　　意：热值表示燃料在完全燃烧时把化学能转化为内能的本领大小，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、体积、是否完全燃烧无关．
2．热机的效率
定　　义：用来做 的那部分能量，与燃料 放出的能量之比，叫做热机的效率．
计算公式：η＝×100%
注　　意：(1)热机效率反映的是热机对能量的利用率，它没有单位且总小于1；(2)热机效率的高低与热机做功的多少、做功的快慢无关．
　　　　　　　　　　　　　　　　
二、练习
知识点1　燃料的热值
1．汽油的热值是4.6×107 J/kg，它的物理意义是( )
A．燃烧1 kg汽油能放出4.6×107 J的热量
B．完全燃烧1 kg汽油能放出4.6×107 J的热量
C．完全燃烧1 kg汽油能放出4.6×107 J/kg的热量
D．1 kg汽油含有4.6×107 J的热量
2．关于燃料的热值，以下说法中正确的是( )
A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关
B．燃烧1千克某种燃料放出的热量叫做这种燃料的热值
C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大
D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
3．氢能源具有来源广、无污染等优点．火箭发动机用氢作燃料是因为氢的 很大．氢的热值为14.3×107 J/kg，完全燃烧0.5 kg的氢可放出 J的热量；若一罐氢用去了一半，则剩余氢的热值 (填“大于”“等于”或“小于”)14.3×107 J/kg.
4．为了比较酒精和碎纸片的热值，如图所示，两个相同规格的烧杯中装有质量、初温均相等的水，取质量 (填“相等”或“不相等”)的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧．通过比较 ，从而确定酒精和碎纸片的热值大小关系．
甲　　　　 　　乙
知识点2　热机的效率
5．关于热机的效率，下列说法中正确的是( )
A．热机做的有用功越多，效率就一定高
B．热机的功率大，效率就一定高
C．热机消耗的燃料越多，效率就越低
D．以上说法都不正确
6．热机效率是热机性能的一个重要指标．有一热机，若一部分燃料完全燃烧时，放出的能量为8×103 J，其中用来做有用功的那部分能量为3×103 J，该热机的效率是 ．
知识点3　提高热机效率的途径
7．为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是( )
A．尽量使燃料充分燃烧
B．尽量减少热机部件间的摩擦
C．尽量减少废气带走的热量
D．尽量增加热机的工作时间
8．质量相同的甲、乙两种燃料，完全燃烧放出的热量比为2∶1，则它们的热值比为( )
A．2∶1 B．1∶2 C．4∶1 D．1∶4
9．将一瓶酒精用去三分之二，则剩余部分酒精的密度、比热容和热值( )
A．都变为原来的三分之一
B．密度、比热容不变，热值变为原来的三分之一
C．都不变
D．热值不变，密度、比热容变为原来的三分之一
10．燃烧1 m3煤气大约能放出3.9×107 J的热量，某市管道煤气收费标准为0.87元/m3，有一户居民在一个月内燃烧的煤气共放出1.17×109 J热量，那么共消耗了 m3的煤气，这个月应交煤气费 元．
11．在探究水的沸腾实验中，用酒精灯对水进行加热，实验中完全燃烧了5.6 g酒精，则放出了 J的热量；若这些热量的30%被150 g、25 ℃的水吸收，则水升高的温度是 ℃.[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，酒精的热值为3.0×107 J/kg，环境为一个标准大气压]
12．一台单缸四冲程汽油机的转速是1 200 r/min，这台汽油机的活塞每秒对外做了
次功，若该汽油机的效率是25%，在汽油机内完全燃烧2 kg汽油时这些热量通过汽油机的转化，能对外做的有用功是 J．(汽油的热值为4.6×107 J/kg)
13．小明家新买来一台容积为80 L的天然气热水器．小明学习了热效率的知识后，尝试估测该热水器的热效率，他把“进水量”设置为40 L，“出水温度”设置为40 ℃后，开始加热．当水温达到40 ℃时，自动停止加热．已知当时自来水的温度是20 ℃，加热前天然气表的示数为129.96 m3, 停止加热后变为130.06 m3.[天然气的热值q天然气＝4.2×107 J/m3, 水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg· ℃), 1 L＝10－3 m3 ]求：
(1)水箱中水的质量；
(2)水箱中水吸收的热量；
(3)该热水器的热效率．
14．现代生活中最重要的交通运输工具——汽车，与我们的生活走得越来越近了．
(1)某单缸汽油发动机汽缸的活塞面积是120 cm2，做功冲程中活塞移动的距离是30 cm，气体的平均压强是5×105 Pa.汽油的热值是4.6×107 J/kg，每次做功耗油0.2 g．则气体一次膨胀对活塞做的功是 J；若每次做功过程中汽油的90%完全燃烧，每次汽油燃烧放出的热量是 J；排气过程中，废气温度 ，内能 ．
(2)汽油的热值4.6×107 J/kg含义： ．
(3)汽油机的效率很低，主要原因之一是 带走了大量的能量．
15．家用热水器是以天然气为燃料给水加热的．已知天然气的热值为4.0×107 J/m3，完全燃烧2.1 m3的天然气可以获得 J的热量；不计热量损失，这些热量可以使500 kg的水温度升高 ℃.[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
参考答案：
一、知识梳理　　　　　　　　　　　　　　
1．热值
定　　义：某种燃料__完全__燃烧放出的热量与其质量的__比值__，叫做这种燃料的热值．
公　　式：Q放＝__qm__．(气体燃料完全燃烧放出热量的公式：Q放＝__qV__)
单　　位：固体或液体燃料的热值的单位是：__焦每千克(J/kg)__；气体燃料的热值的单位是：__焦每立方米(J/m3)__．
2．热机的效率
定　　义：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．
计算公式：η＝×100%
二、练习
1．B
2．A
3．因为氢的__热值__很大．氢的热值为14.3×107 J/kg，完全燃烧0.5 kg的氢可放出__7.15×107__J的热量；若一罐氢用去了一半，则剩余氢的热值__等于__(填“大于”“等于”或“小于”)14.3×107 J/kg.
4．取质量__相等__(填“相等”或“不相等”)的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧．通过比较__温度计的示数大小__，从而确定酒精和碎纸片的热值大小关系．
5．D
6． __37.5%__．
7．D
8．A
9．C
10．那么共消耗了__30__m3的煤气，这个月应交煤气费__26.1__元．
11．则放出了__1.68×105__J的热量；若这些热量的30%被150 g、25 ℃的水吸收，则水升高的温度是__75__℃.[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，酒精的热值为3.0×107 J/kg，环境为一个标准大气压]
12．这台汽油机的活塞每秒对外做了__10__次功，若该汽油机的效率是25%，在汽油机内完全燃烧2 kg汽油时这些热量通过汽油机的转化，能对外做的有用功是__2.3×107__J．(汽油的热值为4.6×107 J/kg)
13．解：(1)水箱中水的质量：
m＝ρV水＝1×103 kg/m3×40×10－3 m3＝40 kg
(2)水箱中水吸收的热量：Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×40 kg×(40 ℃－20 ℃)＝3.36×106 J
(3)天然气消耗的体积：
V天然气＝130.06 m3－129.96 m3＝0.1 m3
完全燃烧天然气产生的热量：Q放＝V天然气q天然气＝0.1 m3×4.2×107 J/m3＝4.2×106 J
热水器的热效率：
η＝×100%＝×100%＝80%
14．(1)则气体一次膨胀对活塞做的功是__1__800__J；若每次做功过程中汽油的90%完全燃烧，每次汽油燃烧放出的热量是__8__280__J；排气过程中，废气温度__降低__，内能__减少__．
(2)汽油的热值4.6×107 J/kg含义：__1__kg汽油完全燃烧放出的热量为4.6×107__J__．
(3)汽油机的效率很低，主要原因之一是__尾气__带走了大量的能量．
15．完全燃烧2.1 m3的天然气可以获得__8.4×107__J的热量；不计热量损失，这些热量可以使500 kg的水温度升高__40__℃.[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]