第十三章第四节热机效率和环境保护习题 2021-2022学年沪科版物理九年级（含答案）

沪科版九年级第十三章第四节热机效率和环境保护习题精练
一、单选题
完全燃烧1?kg柴油放出的热量能使多少质量的水温度升高20℃？[已知柴油的热值是4.2×107J/kg，水的比热容是4.2×103J/(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
酒精的热值是3.0×107J/kg，下列说法中正确的是(??? )．
A. 1?kg酒精燃烧时，一定放出3.0×107J的热量
B. 1?kg酒精温度升高1℃时，吸收3.0×107J的热量
C. 2?kg酒精完全燃烧时，一定放出6.0×107J的热量
D. 2?kg酒精温度降低1℃时，放出6.0×107J的热量
有关燃料，下列说法中正确的是(????)．
A. 煤完全燃烧时放出的热量比干木柴多
B. 无烟煤燃烧时放出的热量与木炭相同
C. 各种燃料燃烧时，实际上很难做到完全燃烧
D. 燃料燃烧时放出的热量能够全部被有效利用
近期煤价节节攀升，少数不法商贩将煤矸石破碎后掺在优质煤中高价销售，客户使用这种煤之后会导致经营成本增加。为防止上当，最恰当的方法是检测(????)
A. 比热容 B. 质量 C. 温度 D. 热值
下列物理量中，可以鉴别物质的是(????)
A. 热值 B. 温度 C. 热量 D. 内能
关于热机，下列说法错误的是(????)
A. 热机性能好坏的重要标志之一是热机效率
B. 在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率
C. 柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大
D. 在压缩冲程中内燃机将机械能转化为内能
下列三个数值：4.6×107J/kg、0.8×103kg/m3、2.1×103J/(kg·℃)各表示煤油的一种特性．这三个数值依次表示的是(??? )．
A. 比热容、密度、热值 B. 密度、热值、比热容
C. 密度、比热容、热值 D. 热值、密度、比热容
热机的大量使用，在给人类社会带来进步的同时，使人类的生存也受到了威胁。下列关于热机和环境保护的说法中正确的是(????)
A. 热机的效率是描述热机性能的重要指标
B. 当前热机的效率可以达到100%
C. 汽车排出的尾气越浓，汽油机的效率越高
D. 热机是通过燃料的燃烧获取化学能并转化为机械能的装置
为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施中不能提高效率的是(????)
A. 尽可能使燃料充分燃烧
B. 尽量延长热机的工作时间
C. 尽量减少由于热传递而散失的能量
D. 尽量减少热机部件之间的摩擦
有甲、乙两台汽油机，甲的功率为乙的1.5倍，甲的效率为20%，乙的效率为25%，那么甲与乙每小时耗油量之比是(????)
A. 6:5 B. 15:8 C. 5:6 D. 8:15
二、填空题
某内燃机运行时各种能量损耗大致为：气缸散热损失占25%，废气带走的能量占30%，摩擦等机械损耗占10%，则它的机械效率为??????????。已知某型号柴油机的效率是30%，在柴油机内完全燃烧2?kg柴油能放热??????????J，这些热通过该柴油机的转化，能对外做有用功??????????J。(柴油的热值为4.3×107J/kg)
一台柴油机的热机效率为25%，表示的意思是柴油机运行中，对外做??????????与燃料??????????的能量的比值为25%。
连云港市在争创全国文明城市，该市出租车逐步使用天然气来代替柴油或汽油，已知天然气的热值为7×107J/m3，当出租车消耗0.03?m3天然气时，所释放的热量为??????????J，若这些热量用于加热10?L初温为20℃的水，则可以使这些水升高到??????????℃[水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)，假设天然气完全燃烧，加热过程没有热量损失]。
植物通过光合作用将太阳能转化为化学能。资料显示，在地球上阳光充足的地方，1m2的面积每年获得的太阳能可达4.2×109J.这些能量相当于______kg焦炭完全燃烧放出的热量(焦炭的热值为3.0×107J/kg)。
三、实验探究题
木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料，对它们取不同质量进行完全燃烧，得到了下表的数据：
燃烧的质量/kg
0.1
0.2
0.3
0.4
完全燃烧放出的热量Q/J
木柴
1.2×106
2.4×106
3.6×106
4.8×106
焦炭
3.0×106
6.0×106
9.0×106
1.2×106
木炭
3.4×106
6.8×106
1.02×106
1.36×106
燃烧的热值Qm/J?kg?1
木柴
1.2×107
1.2×107
1.2×107
1.2×107
焦炭
3.0×107
3.0×107
3.0×107
3.0×107
木炭
3.4×107
3.4×107
3.4×107
3.4×107
(1)从表中的数据可以得到，相同质量的不同燃料，它们完全燃烧所释放的热量是__________的。
(2)从表中的数据可以得到，对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越__________。
(3)从表中的数据可以得到，对于不同的燃料，燃料的热值一般情况下是__________。
现代生活越来越离不开热机，因此全面了解和认清热机的结构和工作过程对我们的生活至关重要，请你完成下面围绕“热机”展开的一些问题：
(1)如图1所示是热机完成一个工作循环及相应主要能量转化情况的流程图，请你补充完整。_____冲程(内能→_____)
(2)如图2所示，在试管中装一些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾后，水蒸气把橡皮塞冲出的过程中将_____能转化为_____能，图中情景可用来演示四冲程汽油机工作过程中的_____冲程。
(3)四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成，只有一个冲程不用靠飞轮的惯性来完成，这个冲程是_____冲程。
(4)某热机在工作过程中，它的能量损失所占的百分比是：废气内能35%，散热损失30%，机械损失10%，则该热机的效率是____。
下表列出了几种燃料的热值。
干木柴
1.2×107J/kg
无烟煤
3.4×107J/kg
酒精
3.0×107J/kg
汽油
4.6×107J/kg
氢气
1.4×108J/m3
(1)由表可知，完全燃烧1?g的酒精，可放出热量________J；放出相同的热量，完全燃烧干木柴与酒精的质量比是________。
(2)若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的密度________，热值________。(选填“变大”“变小”或“不变”)
(3)如图所示是酒精、汽油两种燃料完全燃烧释放的热量Q与其质量m的关系图，从图中可看出________(选填“A”或“B”)表示的是酒精。
小红同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系。他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1min记录了杯中水的温度。
加热时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
甲杯水温/℃
25
27
29
32
34
36
38
40
42
44
乙杯水温/℃
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
(1)为保证实验结论的可靠，实验时应控制两套装置中相同的量有：加热时间、水的______ 、______ 。
(2)通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是______ ；理由是______ 。
(3)小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是：______ ，利用此实验方法计算出的热值将比真实值______ (偏大/偏小)。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】略
2.【答案】C
【解析】酒精的热值是3.0×107?J/kg，它表示的物理意义是1?kg酒精完全燃烧时，会放出3.0×107?J的热量，由此可知，2?kg酒精完全燃烧时，一定放出6.0×107?J的热量．选项C正确．
3.【答案】C
【解析】略
4.【答案】D
【解析】解：热值是燃料的一种特性，是指1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时放出的热量越多，掺假后煤的热值降低，所以可以用热值来区分。而从比热容、质量、温度无法区分。
故选：D。
5.【答案】A
【解析】解：热值是物质的特性，不同的物质热值一般是不同的，而内能、温度、热量不是物质的特性，和物质的种类没有关系，所以鉴别物质的种类应该利用热值的不同。
故选：A。
6.【答案】C
【解析】?解：柴油机的效率比汽油机的效率高，是因为柴油机损失的能量较少，并不是因为柴油的热值高。故选C。
7.【答案】D
【解析】略
8.【答案】A
【解析】略
9.【答案】B
【解析】解：增加热机的工作时间，不能减少热机损失的能量，故不能提高热机的效率。
10.【答案】B
【解析】解：η甲=W有用Q甲×100％=P甲tqm甲×100％=20％，m甲=P甲t20％q；η乙=W'有用Q乙×100％=P乙tqm乙×100％=25％，m乙=P乙t25％q，所以m甲m乙=P甲t20％qP乙t25％q=P甲P乙×25％20％=32×54=158。
11.【答案】35%?
8.6×107?
2.58×107?
12.【答案】有用功的那部分能量?
完全燃烧放出?
13.【答案】2.1×106 ;70
【解析】解：0.03?m3天然气完全燃烧所释放的热量Q=qV=7×107?J/m3×0.03?m3=2.1×106?J。根据ρ=mV可知，10?L水的质量m=ρV=1.0×103?kg/m3×10×10?3?m3=10?kg；因为Q吸=cmΔt=Q放，所以水升高的温度Δt=Q吸cm=2.1×106J4.2×103J/(kg?℃)×10kg=50℃。可以使这些水升高到：t=Δt+t0=50℃+20℃=70℃。
14.【答案】140
【解析】解：由Q=mq可得，
焦炭的质量m=Qq=4.2×109J3.0×107J/kg=140kg。
故答案为：140。
15.【答案】不同；多；不同的
【解析】解：(1)由表格中数据可知，完全燃烧质量相同的木材、焦炭、木炭放出的热量是不同的．
(2)从表中的数据可以看出，对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越多．
(3)对于同一种燃料，完全燃烧放出的热量与燃料的质量成正比，即放出热量与质量的比值不变；
对于不同的燃料，完全燃烧放出的热量与燃料的质量的比值(即燃料的热值)一般情况下是不同的．
故答案为：(1)不同；(2)多；(3)不同的．
(1)1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值；
(2)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、放出热量的多少以及燃烧温度的高低等均无关；
(3)同一种燃料的热值一般情况下是相同的，不同的燃料，燃料的热值一般情况下是不同的．
本题考查了学生对常见燃料的分类以及热值的了解与掌握，属于基础性题目，比较简单．
16.【答案】(1)做功；机械能；
(2)内；机械；做功；
(3)做功；(4)25%
【解析】
(1)内燃机的四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；做功冲程高温高压的燃气推动活塞对活塞做功，将内能转化为机械能；
(2)当加热试管到一定程度时，水蒸气的内能足够大会将塞子冲出，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能；此过程的能量转化关系是内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程类似；
(3)在内燃机的做功冲程中，燃气的内能转化为活塞的机械能，而吸气冲程、压缩冲程、排气冲程都是靠飞轮的惯性完成的；
(4)能量损失所占的百分比是：废气内能35%，散热损失30%，机械损失10%，故机械效率为：1?35％?30％?10％=25％。
故答案为：(1)做功；机械能；(2)内；机械；做功；(3)做功；(4)25%。??
17.【答案】(1)3.0×104?；5:2；(2)变小?；不变?；(3)A?。
18.【答案】质量? 水的初温? 煤油? 甲杯中水温升高的多? 天平? 偏小
【解析】解：(1)为了保证实验的可靠性，需要控制水的质量和水的初温相同，并且酒精灯的加热时间也要相同；
(2)分析表格数据可知，甲杯水的温度升高的较快，即甲酒精灯燃烧产生的热量多，所以其热值大；
(3)要控制质量相等，需要用天平来测量；
由于燃料并不可能完全燃烧，燃料燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸，依此计算出煤油和菜籽油的热值比实际要偏小些。
故答案为：(1)质量；水的初温；(2)煤油；甲杯中水温升高的多；(3)天平；偏小。