14.2 热机的效率 同步测试 ---2023-2024学年人教版物理九年级上学期

第2节　热机的效率 同步测试 第十四章　内能的利用 1．热值的定义：某种燃料____________放出的热量与其质量__________，叫做这种燃料的热值。热值在数值上等于 1 kg某种燃料______________放出的热量。 完全燃烧 之比 完全燃烧 【点拨】热值采用比值定义法定义。 新知对点练 2．热值通常用q来表示，则计算固体和液体燃料完全燃烧放出的热量可用公式Q放＝______________；计算气体燃料完全燃烧放出的热量的公式通常为Q放＝____________。 mq Vq 3．【2023·宜昌】关于燃料及其热值，下列说法中正确的是(　　) A．没有燃烧的燃料，热值等于零 B．燃料完全燃烧时，它的热值最大 C．燃料的热值与质量和燃烧状态无关 D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多 C 【点拨】热值是燃料本身的特性，与燃料的种类有关，与燃烧状态、燃料的质量、燃料是否完全燃烧无关，故AB错误，C正确；由Q放＝mq可知，燃料燃烧放出的热量，与燃料的质量、热值和是否完全燃烧有关，与燃烧时温度无关，故D错误。 4．【2023·青岛期中】煤炭是一种重要能源。为判断煤炭品质的优劣，最科学的方法是检验煤炭的(　　) A．比热容　 B．密度　 C．热值　 D．温度 C 5．【2023·泰安】沼气是一种清洁燃料，部分地区因地制宜建造沼气池，利用沼气烧水做饭。已知沼气的热值为1.9×107 J/m3，完全燃烧0.2 m3沼气，放出的热量为________J。 3.8×106 【点拨】沼气完全燃烧放出的热量 Q放＝V沼气q沼气＝0.2 m3×1.9×107 J/m3 ＝3.8×106 J。 6．【2023·绥棱期末】50 g的干木柴完全燃烧时，放出6×105 J的热量，干木柴的热值是________J/kg，如果没有完全燃烧，它的热值将________(填“变大”“变小”或“不变”)。 1.2×107 不变 【点拨】由Q放＝mq可知，干木柴的热值 热值是燃料本身的特性，与燃料的种类有关， 与其是否燃烧和燃烧是否充分无关。 7．人体像热机一样，也需要消耗能量。例如一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106 J，这些能量需要完全燃烧______kg的干木柴才能得到。 (干木柴的热值为1.2×107 J/kg) 0.55 8．热机的效率：用来做__________的那部分能量，与燃料__________放出的能量之比。热机的效率用η表示，由热机效率的定义可知，计算热机效率的公式为__________。 有用功 完全燃烧 9．取暖用的小型锅炉，如果把煤磨成煤粉或煤粒，从而加大与________的接触面积，再把空气吹进炉膛，就会比煤块燃烧更充分，从而提高燃料的利用率。 氧气 10．【2023·长春】内燃机的能量流向图如图所示。内燃机的效率为(　　) A．7%　　B．28%　　C．31%　　D．34% D 【点拨】由内燃机的能量流向图知，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出能量的34%，即内燃机的效率为34%。 11．【2023·三明期末】如图所示，将活塞迅速下压，玻璃筒底的硝化棉被点燃。此过程是通过________的方式增加了筒内空气的内能，能量转化方式与汽油机的________冲程相同。某汽油机在一次工作中消耗了2 kg汽油，对外做功为2.3×107 J，则汽油机的效率是 ______。(汽油热值为4.6×107 J/kg) 做功 压缩 25% 12．小明想估测薯片的热值，进行了如下实验：[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] (1)将天平放在水平面上并将游码归零，发现指针偏左，则应将平衡螺母向________端调节；测量质量时，调节天平再次平衡，右盘中的砝码和游码位置如图甲，其质量为________g。 右 6.2 提优分类练 12．小明想估测薯片的热值，进行了如下实验：[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] (2)如图乙，将薯片放在 燃烧皿中充分燃烧后，烧杯中0.2 kg的水温度升高了5 ℃，则水吸收的热量Q吸＝__________J。 (3)根据Q放＝Q吸和Q放＝mq，算出薯片的热值比实际值小得多。原因是____________________________________。 4.2×103 薯片燃烧放出的热量不能完全被水吸收 13．【2023·金昌】小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华在水壶中加入4 L水，水的初温是20 ℃，然后将水烧开，他观察天然气表发现此次烧水用了0.1 m3天然气，天然气的热值为3.2×107 J/m3，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，水的密度为1.0×103 kg/m3，当地大气压为标准大气压。求： (1)水吸收的热量Q吸(不计水的热量损失)。 解：(1)水的体积V水＝4 L＝0.004 m3，水的质量m＝ρV水＝1.0×103 kg/m3×0.004 m3＝4 kg，在标准大气压下，水的沸点为100 ℃，即水的末温为100 ℃，水吸收的热量Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×4 kg×(100 ℃－20 ℃)＝1.344×106 J。 13．【2023·金昌】小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华在水壶中加入4 L水，水的初温是20 ℃，然后将水烧开，他观察天然气表发现此次烧水用了0.1 m3天然气，天然气的热值为3.2×107 J/m3，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，水的密度为1.0×103 kg/m3，当地大气压为标准大气压。求： (2)天然气完全燃烧放出的热量Q放。 (3)天然气灶的效率η。 天然气完全燃烧放出的热量Q放＝ qV＝3.2×107 J/m3×0.1 m3＝3.2×106 J。 14．【2023·梧州】氢燃料具有清洁、效率高等优点，被认为是理想的能源之一，目前我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q氢＝1.4×108 J/kg。 (1)质量为0.6 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？ 解：(1)0.6 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量 Q放＝m氢q氢＝0.6 kg×1.4×108 J/kg＝8.4×107 J。 14．【2023·梧州】氢燃料具有清洁、效率高等优点，被认为是理想的能源之一，目前我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。已知 c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q氢＝1.4×108 J/kg。 (2)若这些热量全部被质量为500 kg、温度为15 ℃的水吸收，水升高的温度是多少？ 由题意可知水吸收的热量Q吸＝Q放＝8.4×107 J， 由Q吸＝cmΔt得水升高的温度 14．【2023·梧州】氢燃料具有清洁、效率高等优点，被认为是理想的能源之一，目前我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。已知 c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q氢＝1.4×108 J/kg。 (3)若这些热量恰好能供某氢能源公交车以140 kW的恒定功率匀速行驶5 min，则该氢能源公交车的效率是多少？ 公交车行驶5 min做的有用功 W＝Pt＝140×103 W×5×60 s＝4.2×107 J， 15．【2023·西安月考】如图是新农村建设中广泛使用的一种小型农用柴油机，铭牌部分信息如表所示，其中活塞行程是指一个冲程活塞移动的距离。该柴油机为单缸四冲程内燃机，压缩冲程中汽缸内气体内能增加是通过________方式实现的；正常工作1 min，柴油机输出的有用功为________J，消耗柴油________kg，做功冲程中燃气对活塞的平均压力为 ________N。 (q柴油＝4.0× 107 J/kg) 做功 型号 HR05b 活塞行程 100 mm 转速 2400 r/min 输出功率 8 kW 效率 40% 4.8×105 0.03 4 000 精彩一题 【点拨】柴油机的压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物做功，活塞的机械能转化为汽缸内气体的内能。根据P＝ 知柴油机输出的有用功W＝Pt＝8×103 W×1×60 s＝4.8×105 J。 所以飞轮1 min转动2 400 r，要对外做功1 200次，一次做功W′＝ 天然气灶的效率η＝＝＝42%。 该氢能源公交车的效率η＝＝＝50%。 柴油的质量m＝＝＝0.03 kg。飞轮每转两圈对外做功一次， $$