2021年人教九年级物理上课时训练：6 热机的效率（有答案）

热机的效率

1．1 t生活垃圾能“榨”出140 kg燃料油．若燃料油的热值为4.0×107 J/kg，某城镇每天产生50 t生活垃圾，则这些垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量为____________J．在一个标准大气压下，这些热量的30%被500 m3初温为30 ℃的水吸收，则水温能升高____________℃.
[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，ρ水＝1.0×103 kg/m3]
2．质量为50 kg的水，温度从20 ℃升高到50 ℃吸收的热量是_______________J，这些热量如果完全由煤气燃烧来提供，至少需________kg的煤气．[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107 J/kg]
3．某种国产汽车，当它在某平直公路上以20 m/s速度匀速行驶时，每百公里的油耗为6 L．当汽车行驶500 s，则汽车消耗的汽油是________L．假设汽车在运动过程中受到的平均阻力是495 N，则汽油机的效率是________%.(已知汽油的热值是3.3×107 J/L)
4．(1)完全燃烧1.4 g酒精释放的热量是完全燃烧0.7 g酒精释放热量的________倍.
0.7 g酒精完全燃烧释放的热量是2.1×104 J．这些热量全部被100 g的液体A吸收，液体的温度升高了50 ℃；完全燃烧1.4 g酒精释放的热量全部被200 g的液体A吸收，液体的温度升高了Δt＝________℃.(不考虑散热)
(2)现用如图所示装置加热200 g的液体A，燃烧了1.4 g酒精，液体升高的温度小于Δt，有哪些原因会导致这个结果？_______________________________.

5．木炭的热值为3.4×107 J/kg，它表示1 kg木炭(　　　)
A．具有3.4×107 J的热量
B．具有3.4×107 J的内能
C．完全燃烧对外做功3.4×107 J
D．完全燃烧放出热量3.4×107 J
6．关于热机的效率，下列说法正确的是(　　　)
A．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
B．热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越多
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
7．古语道：“人要实，火要虚”．此话的意思是说做人要脚踏实地，才能事业有成，可燃物要架空一些，才能燃烧更旺．“火要虚”的目的是(　　　)
A．增大可燃物的热值
B．降低可燃物的着火点
C．能使可燃物完全燃烧
D．提高了可燃物的利用率
8．如图所示是内燃机的能量流向图，则热机效率(η)等于(　　　)
A．×100% B．×100%
C．×100% D．×100%

9．甲、乙两台四冲程汽油机在相同时间内，甲的功率是乙的1.5倍，甲的热机效率是20%，乙的热机效率是25%，则甲、乙每小时消耗的汽油质量之比是(　　　)
A．6∶5 B．15∶8 C．5∶6 D．8∶15
10．在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有20 ℃、质量为100 g的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，假设完全燃烧酒精3 g．求：[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，酒精的热值为3.0×107 J/kg]
(1)水吸收的热量．
(2)此过程中酒精灯烧水的热效率．(结果保留一位小数)
(3)科学研究表明：1 g、100 ℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收2.26×103 J的热量．水开始沸腾后持续观察沸腾现象，同时发现水的质量减少了5 g，求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量．
11．晓欣同学看到一些小汽车的尾部都标有“0.8”“1.6”“1.8”或“2.0”等字样，他上网查询得知这是汽车发动机“排气量”的数值．所谓排气量就是发动机汽缸的工作容积，是指所有汽缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和．一般情况下发动机的“排气量”越大，功率越大．
汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程，带动曲轴转动2周．现有一辆小轿车发动机排气量为2.0 L，最大功率为74 kW，当该发动机以最大功率工作时，曲轴的转速为3000 r/min.汽油机工作时的最佳空燃比(即空气和燃油的质量比)为14∶1，压缩比是10(即汽缸总容积与燃烧室容积的比值)，若发动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为1.35 kg/m3，汽油的热值为4.6×107 J/kg、密度为0.72×103 kg/m3.请计算：
(1)这台发动机在最大功率时的热机效率．
(2)发动机在最大功率时，汽车的最高时速为175 km/h，在此情况下汽车每百公里油耗为多少升．
答案
A. 2.8×1011 40 2.B.6.3×106 0.15 3.B. 0.6 25 4.B. 2 50
4.B. 加热过程中的各种热损失，燃料没有完全燃烧
5.A. D 6.A. A 7.A. D 8.A. B 9.B. B
10.B.(1)水吸收的热量Q吸＝cm水(t－t0) ＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.1 kg×(100 ℃－20 ℃)＝3.36×104 J.
(2)酒精完全燃烧放出的热量Q放＝qm酒精＝3.0×107 J/kg×3×10－3 kg＝9×104 J，
热效率η＝×100%＝×100%≈37.3%.
(3)水汽化吸收的热量Q＝2.26×103 J/g×5 g＝1.13×104 J.
11.C.(1)这台发动机在最大功率时1 min内发动机做的有用功
W有＝74×103 W×60 s＝4.44×106 J，
在1 min内曲轴转动3000 r，吸入汽油和空气的混合气1500次，由题知压缩比为(汽缸总容积与燃烧室容积之比)，可得汽缸总容积是排出气体体积的，由汽油机工作时的最佳空燃比(空气和燃油的质量之比)，可得汽油占总质量的，1 min内发动机消耗汽油的质量m＝ρV＝1.35 kg/m3×1.8×10－3 m3×2600××＝0.27 kg，1 min内汽油完全燃烧放出的热量W总＝0.27 kg×4.6×107 J/kg＝1.242×107 J，这台发动机在最大功率时的热机效率η＝×100%＝×100%≈35.7%.
(2)汽车以最高时速175 km/h前进100 km所用时间t＝＝＝ h≈34.3 min，汽车每行驶100 km的耗油质量为m′＝0.27 kg/min×34.3 min≈9.26 kg，汽车每行驶100 km的耗油体积V′＝＝≈12.86×10－3 m3＝12.86 L.