14.2 热机的效率－2021年秋季九年级物理上册同步作业练习 有解析

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第十四章
内能的利用
第2节
热机的效率
抓基础·达标练
知识点1
燃料的热值
1.关于燃料的热值,下列说法正确的是(
)
A.煤的质量越大,其热值越大
B.燃料的热值越大,燃烧放出的热量越多
C.燃料燃烧不完全时,其热值变小
D.燃料的热值是燃料本身的特性,与其他因素无关
2.某种燃料________________放出的________与其________之比,叫做这种燃料的热值。木炭的热值为3.4×107J/kg,它表示________________________________。完全燃烧2kg的木炭可产生________J的热量。
3.前不久,我国首次用固体燃料运载火箭把“文昌物联一号”卫星成功送上太空。据悉,此次发射是我国首次通过海上船载发射平台执行发射任务。火箭发射时要选用热值________(选填“大”或“小”)的固体燃料,燃料的质量减少,热值________(选填“变小”或“不变”)。
4.质量相同的甲、乙两种燃料,完全燃烧放出的热量之比为2:1,则它们的热值之比为________
5.某热水器用天然气作燃料给水加热。已知天然气的热值为4.0×107J/m3,2.1m3的天然气完全燃烧可以放出________J的热量。
知识点2
热机的效率
6.关于热机的效率,下列说法正确的是(
)
A.热机的效率越高,说明做功越快
B.一般情况下,柴油机的效率比汽油机的高
C.热机的效率越高,在做功同样多的情况下,消耗的能量越多
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.关于热机的效率,下列说法正确的是(
)
A.热机的效率越高,所做的有用功就越多
B.改进技术后,热机的效率可达到100%
C.使燃料燃烧更充分,可以提高热机的效率
D.使用热值高的燃料可提高热机的效率
8.为了节约能源,需要提高热机的效率,下列措施不能提高热机效率的是(
)
A.尽量减少热机内部各部件间的摩擦
B.尽量增加热机的工作时间
C.让燃料与空气混合充分,使燃料燃烧得比较完全
D.在设计与制造热机时要不断改进与创新,以减少能量的损失
9.热机的效率是指用来做________与________放出的能量之比。小明同学阅读了某汽车发动机的说明书后,将内燃机的能量流向制成如图所示的图表,则该汽车发动机的效率为________。若该汽车将0.5kg的汽油完全燃烧能够释放________J的能量,这些能量能产生________J的有用功。(已知汽油的热值为4.6×107J/kg)
知识点3
效率的计算
10.用炉子烧水时,将10kg的水从20℃加热到100℃,燃烧了0.5kg的煤炭。求:[水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),煤炭的热值是3.0×107J/kg]
(1)水吸收的热量；
(2)0.5kg煤炭完全燃烧放出的热量；
(3)炉子烧水的效率。
11.某种国产汽车,当它在某平直公路上匀速行驶10km时,消耗了2kg的汽油。假设汽车在匀速运动过程中受到的平均阻力是2300N。求:(已知汽油的热值是4.6×107J/kg)
(1)汽油完全燃烧放出的热量；
(2)牵引力所做的功；
(3)汽油机的效率。
抓重点·提升练
12.将一瓶酒精用去三分之一,则剩余酒精的密度、比热容和热值(
)
A.密度、比热容和热值都不变
B.密度、比热容和热值都变为原来的三分之二
C.热值不变,密度、比热容变为原来的三分之二
D.热值变为原来的三分之二,密度、比热容不变
13.如图是A、B两种燃料完全燃烧释放的热量Q与其质量m的关系图像。下列说法正确的是(
)
A.燃料A的热值比B的大
B.燃料的质量越大时,其热值越大
C.燃料燃烧越充分,其热值越大
D.燃料的热值越大,燃烧放出的热量越多
14.甲、乙两辆汽车,甲车汽油机的效率比乙车汽油机的效率高,这表明(
)
A.甲车汽油机比乙车汽油机做功多
B.甲车汽油机比乙车汽油机做功快
C.输出相同的机械能,甲车汽油机消耗的汽油多
D.输出相同的机械能,甲车汽油机消耗的汽油少
15.有经验的维修师傅,通过观、闻等方式,就可以初步判断一台柴油机的节能效果。下列判断方式不可靠的是(
)
A.观察尾气的颜色是否发黑
B.观察汽车仪表盘显示的路程
C.闻尾气中柴油味的浓淡
D.用手置于排气管附近感受温度的高低
16.根据表中数据,下列判断正确的是(
)
一些燃料的热值/(J/kg)
A.木柴不燃烧的时候热值为零
B.2kg木炭的热值比1kg的热值大
C.火箭用液态氢作燃料,是因为氢具有较大的热值
D.1kg汽油燃烧放出的热量比1kg酒精燃烧放出的热量多
17.如图是两个规格完全相同的装置,其中两只同样的烧杯内装有质量相等的水,为了比较酒精和木屑热值的大小,还必须控制不变的物理量是(
)
A.酒精和木屑燃烧的质量
B.加热水的时间
C.两烧杯内水的初温
D.温度计最终的示数
18.小明家有辆排量1.6L的汽车,行驶100km油耗约为5kg,汽油的热值为4.6×107J/kg,若这些汽油完全燃烧,可放出________J热量。燃油汽车产生的________对环境会造成污染。
19.一个成年人参加一次长跑,身体消耗的能量为6.6×106J,这些能量相当于完全燃烧________g干木柴所释放的热量。干木柴用掉一半后,剩余干木柴的热值将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。(已知q干木柴＝1.2×107J/kg)
20.某物理兴趣小组的同学,用煤炉给8kg的水加热,他们绘制的加热过程中水温随时间变化的图线如图所示。若在该过程中4min内完全燃烧了1.4kg的煤,水的比热容为4.2×103J(kg·℃),煤的热值约为3×107J/kg,煤完全燃烧放出的热量是________J。在烧水过程中,________(选填“0～2min“2～4min”或“4～6min”)热效率最高。
21.合理分类和利用垃圾可以保护环境、变废为宝。在一定条件下,1t生活垃圾能“榨”出140kg燃料油。若燃料油的热值为4.0×107J/kg,某城镇每天产生50t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。在一标准大气压下,这些热量的30%被质量为500t、温度为30℃的水吸收,则水温能升高________℃[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
22.学习了燃料的热值后,某同学设计了一个比较煤油和菜籽油热值大小关系的实验。实验时,他组装了如图甲、乙所示的两套规格完全相同的装置,两烧杯中水的初温和质量均相同。
(1)实验时,应控制煤油和菜籽油的________(选填“燃烧质量”或“燃烧时间”)相同,通过观察________来判断两种燃料热值的大小。
(2)实验中,发现甲杯中水的温度较高,则煤油和菜籽油两种油料中,________
的热值较大。
23.如图所示是小良家的天然气热水器,它的热效率是84%。小良某次洗澡,消耗水的质量为40kg,自来水进热水器的温度是24℃,出热水器的温度是40℃。则小良这次洗澡消耗天然气多少立方米？[已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),天然气的热值是3.2×107J/m3]
抓核心·素养练
24.国庆长假期间,小李驾驶着装有32kg汽油的小轿车去300km外的西安旅游。小轿车沿高速公路匀速行驶时,受到的阻力为920N。油箱中的汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能,汽油的热值为4.6×107J/kg。请你解答:
(1)小轿车在此过程中,牵引力所做的功；
(2)通过计算说明,小李是否需要在高速服务区加油。
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《参考答案及解析》
第2节
热机的效率
1.D
【解析】燃料的热值是燃料本身的特性,与质量的多少是否完全燃烧等因素无关。
2.完全燃烧热量质量
1kg木炭完全燃烧放出的热量为3.4×107J
6.8×107
【解析】完全燃料2kg的木炭产生的热量为Q放＝mq＝2kg×3.4×107J/kg＝6.8×107J
3.大
不变
【解析】燃料的热值是燃料本身的特性,与质量的多少、是否完全燃烧等因素无关。
4.2:1
【解析】由Q放＝mq可知,当质量一定时,燃料完全燃烧放出的热量与燃料的热值成正比。
5.8.4×107
【解析】完全燃烧2.1m3的天然气放出的热量Q放＝Vq＝2.1m3×4.0×107J/m3＝8.4×107J
6.B
【解析】热机效率的高低与做功的快慢无关；热机的效率越高,在做功同样多的情况下,消耗的能量越少；热机损失的能量中,废气带走的能量最多。
7.C
【解析】使燃料燃烧更充分,可以增大有效利用的能量,提高热机的效率。
8.B
【解析】热机的效率跟工作时间无关。
9.有用功的能量
燃料完全燃烧
30%
2.3×107
6.9×106
【解析】该汽车发动机的效率η＝100%－33%－30%－7%＝30%,0.5kg的汽油完全燃烧放出的热量Q放＝mq＝0.5kg×4.6×107J/kg＝2.3×107J,这些能量能产生的有用功W＝ηQ放＝2.3×107J×30%＝6.9×106J
10.解:(1)水吸收的热量
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/(kg·℃)×10kg×(100℃－20℃)＝3.36×106J
(2)0.5kg煤炭完全燃烧放出的热量
Q放＝mq＝0.5kg×3.0×107J/kg＝1.5×107J
(3)炉子烧水的效率
η＝＝＝0.224＝22.4%
11.解:(1)汽油完全燃烧放出的热量
Q放＝mq＝2kg×4.6×107J/kg＝9.2×107J
(2)汽车匀速行驶时受到的牵引力F＝f＝2300N,
牵引力所做的功W＝Fs＝2300N×10000m＝2.3×107J
(3)汽油机的效率η=＝＝0.25＝25%。
12.A
【解析】密度、比热容和热值都属于物质的特性,它们的大小与物体的质量、体积均无关。
13.A
【解析】由图可知,取A、B相同质量时,QA>QB,根据Q＝mq可知,qA>qB。热值与燃料的种类有关,与燃料的质量、是否完全燃烧无关。燃料燃烧放出的热量与燃料的质量和热值有关。
14.D
【解析】根据汽油机的效率η＝可知,甲车汽油机的效率更高,说明输出相同的机械能,甲车汽油机消耗的汽油少
15.B
【解析】尾气的温度高,说明散失的热量多,柴油机的效率低,反之,柴油机的效率高,即节能。尾气的柴油味浓、颜色黑都说明柴油没有充分燃烧,浪费了燃料,这样,柴油机的效率会低。
16.C
【解析】热值与物体的质量、燃烧状况无关；D中没有指明是否完全燃烧。
17.A
【解析】由Q放＝mq可知,燃料燃烧放出的热量既与燃料的质量有关,又与燃料的热值有关,所以在设计实验时应控制燃料燃烧的质量相同。
18.2.3×108
噪声(或尾气)
【解析】汽油完全燃烧放出的热量Q放＝mq＝5kg×4.6×107J/kg＝2.3×108J
19.550
不变
【解析】干木柴的质量m＝＝＝0.55kg＝550g
20.4.2×107
0～2min
【解析】1.4kg煤完全燃烧放出的热量Q放＝mq＝3×107J/kg×1.4kg＝4.2×107J。图中三个时间段时间间隔相同,说明燃料完全燃烧放出的热量相同,0～2min升高的温度最多,说明吸收的热量最多,所以其热效率最高。
21.2.8×1011
40
【解析】50t生活垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧放出的热量
Q放＝mq＝50×140kg×4.0×107J/kg＝2.8×1011J。水吸收的热量
Q吸＝ηQ放＝2.8×1011J×30%＝8.4×1010J。由Q吸＝cm△t得,水升
高的温度△t＝＝＝40℃
22.(1)燃烧质量
温度计示数的变化
(2)煤油
【解析】比较不同燃料的热值,需燃烧相同质量的燃料,通过观察温度计示数的变化来比较两种燃料热值的大小。
23.解:他洗澡时,水吸收的热量
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/(kg·℃)×40kg×(40℃－24℃)＝2.688×106J
由η＝可得,天然气放出的热量
Q放＝＝＝3.2×106J,
由Q放＝Vq可得,消耗天然气的体积
V＝＝＝0.1m3
24.解:(1)小轿车匀速行驶时,牵引力F＝f＝920N,全程路程为
s＝300km＝3×103m,牵引力做的功
W＝Fs＝920N×3×103m＝2.76×108J
(2)小轿车消耗汽油的质量为m,其完全燃烧产生的内能Q＝mq,
由η＝得W＝ηQ＝ηmq,
即m＝＝＝20kg
因为20kg<32kg,所以小李不需要加油。
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