第2课时 热机的效率-2024-2025学年九年级上册物理同步辅导（人教版）

第 热机的效率 第2课时 热机的效率 基础巩固 1.甲的热值比乙大,下列说法中正确的是 10J的热量 A.甲含的热量比乙多 D. 10kg烟煤的热值为2.9×10{*}1/kg B.燃烧相同质量的甲和乙,甲放出的热量多 5.为节约能源,需提高热机的效率,下列措施中 C.不管怎样,甲燃烧放出的热量总比乙燃烧 不可行的是( ) 放出的热量多 A.尽量使燃料充分燃烧 D.完全燃烧1kg的甲恰好烧开一壶水,而完 B.尽量增加热机的工作时间 全燃烧1kg的乙却不能烧开同样的一 C.尽量减少废气带走的热量 壶水 D. 尽量减少热机转动部件间的摩擦 2.(多选)甲热机效率比乙热机效率高,则( ) 6.汽车发动机工作时把内能转化为 A.甲做的有用功比乙做的有用功多 能,当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑 烟”,这时发动机的效率会 B.甲的功率比乙的功率大 (选填“升 高”“不变”或“降低”):发动机散热器常用水 C. 做相同的有用功,完全燃烧同种燃料的情 作冷却剂,这是因为水的 大。 况下,甲消耗的燃料比乙少一些 7.下表为几种燃料的热值。 D.完全燃烧相同质量的同种燃料的情况下, 几种燃料的热值 单位:J/kg 甲做的有用功比乙做的有用功多一些 焦炭 木炭 酒精 3.辨别煤中是否掺有杂质的最恰当的方法是检 柴油 测下面哪一个物理量 ) 3.0×10{ 3.4X10 3.0×10{ 4.3×10{ A.质量 B.温度 由表可知: C.热值 D.比热容 (1)完全燃烧5kg本炭放出的热量是 4.已知烟煤的热值是2.9×10J/kg,那么 J。 ) (2)柴油的热值 酒精的热值,说明完全 A.2kg的烟煤燃烧时一定放出5.8×101 燃烧质量相同的柴油和酒精时, 放 的热量 出的热量多。 B.1kg的烟煤完全燃烧时放出2.9×101 (3)1kg焦炭的热值 10 kg焦炭的热 的热量 值,因为热值的大小仅与 C.1kg的烟煤温度降低1C释放出2.9× 有关。 8.小明家新安装了一台容积为0.5m}的太阳 能热水器,加满水后,经过4h阳光的照射, 水温由原来的20C升高到了40C。间:在 这4h内水吸收了多少热量?若这些热量由 效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供,则需要 燃烧多少千克焦炭?[水的比热容c*= 4.2×10J/(kg·C)、焦炭的热值q=3.0× 10J/kg] 能力提升 1.运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料,原因 D.冬天晚上要把热机水箱中的水放出,是防 是液态氢具有( ) 止气温降低时水凝固胀坏水箱 A.较大的比热容 B.较低的沸点 4.四口之家分别单独使用不同种类的燃料时的 C.较大的热值 D.较高的凝固点 平均月消耗量分别为(假设燃料利用率相 2.关于燃料的热值,说法正确的是 ) 同):木柴约200kg,烟煤约80kg,液化石油 A.燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃料 气约30kg,煤气约60kg。这四种燃料中热 值最高的是 ) 的质量和燃烧状况无关 A.液化石油气 B.煤气 B.燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃 C.烟煤 D.木柴 料的热值 5.一支蜡烛在燃烧过程中,它的 _~ C.燃料燃烧时,质量越大,热值越大 A. 质量变小:比热容变小,热值变小 D.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的 B.质量变小,比热容变小,热值不变 热值小 C.质量不变,比热容不变,热值变小 3.关于“热机”,下列说法中正确的是 ) D. 质量变小,比执容不变,执值不变 A. 做功冲程的能量转化是机械能转化为 6.下列说法不正确的是 ) 内能 A.热机的效率一定小于1 B.改进技术,可以使热机的效率达到100% B.燃料燃烧时放热越多,热值越大 C. 用水循环来降低热机的温度,主要是利用 C. 火箭用液态氢作燃料,是因为氢气热值大 水蒸发时吸热的特性 D.热值只与燃料本身有关 7.如果完全燃烧1m{*}的天然气所放出的热量 (1)比较不同燃料的热值,应选择 全部被水吸收,可在一个标准大气压下将 两图进行实验;比较不同物质的比热容, kg的水从10°C加热到沸腾;这些热 应选择 两图进行实验。 量相当于完全燃烧 kg煤放出的热 (2)若在研究不同燃料热值实验时,记录数 量。[水的比热容:c=4.2×10J/(kg·C); 据如下表: 热值:q=3.78×10 J/m、q-3.15$ 加热前液 燃料燃尽时 燃料的热 107J/kg] 燃料 体温度/C 液体温度/C 值/(J/kg) 8.“可燃冰”作为新型能源,有着巨大的开发使用 35 15 / 2.4×10{ 潜力。已知“可燃冰”的热值很大,可达4.2× 15 10{*J/kg,则1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热 1.可以使 量为 kg的水从20C 根据表中数据计算:完全燃烧10g燃 加热至60°C。[c+=4.2×10J/(kg·°C) 料1放出的热量为 I:燃料2的 热值为 9.随着人们生活水平的提高,轿车已经逐步进人 J/kg。 普通老百姓家中。已知某款国产轿车每百公 (3)通过实验得到的燃料热值与实际值相比 里耗油量为6L。若已知汽油的密度为 偏。 (选填“大”或“小”),你认为 0. 71×10}kg/m},热值为4.6×10 J/kg。则: 出现这种情况的主要原因是 (1)该轿车行驶100km所消耗的汽油完全燃 烧时所放出的热量为 J。 11.某中学为学生供应开水,用锅炉将150kg的 (2)事实上汽车的发动机工作时,其消耗的能 水从20C加热到100C,燃烧了5kg的无 量只有一部分用来做有用功,如图14一 烟煤。C=4.2×10J/(kg·C),q无删= 2一1所示是某内燃机的能流图,则该内 3.4×10J/kg,试求; 燃机的效率一 (1)锅炉内150kg的水吸收的热量是多少? 鹤的霜线 废气内能Et 热损尖 图14-2-1 10.如图14一2一2所示,甲、乙、丙三图中装置 完全相同。燃料的质量都是10g,烧杯内的 液体初温相同。 -温度计 _温度计 二温度计 乙 甲 丙 图14-2-2 (2)5kg无烟煤完全燃烧放出的热量是 烧瓶内燃气加热容器中的水直至100C恰 多少? 好沸腾,瓶内燃气消耗了0.84kg。通过高 效炉烛,水能吸收燃气完全燃烧释放热量 的75%。已知水的比热容为c一4.2× 10J/(kg·C)。问: (1)瓶内燃气的热值是多少? -_& (3)此锅炉的效率是多少 (2)该液化石油气站销售的瓶装液化石油气 有无掺混二甲献? 12.液化石油气的热值高达4.6×10 J/kg,个 别不法商败将液化石油气与热值仅为2.9× 10 1/kg的二甲越混合装入钢瓶内销售给 客户。质监局对某液化石油气站销售的瓶 装燃气进行检测;将质量为100kg、初始温 度为31C的水装入容器内,用高效炉烛燃 精彩一题 (3)1m}的可燃冰转化生成的甲烧气体完全燃 烧所产生的能量能将标准大气压下多少千 1 m*}的可燃冰可转化生成164m的甲烧 克的水从20C加热到沸腾?[c=4.2× 气体和0.8m^{}的水。已知甲煌气体的热值是 10J/(kg·C),结果保留整数] 3.6×l10J/m{}。某市公交车以天然气为燃料; 其主要成分就是甲完。如果一辆公交车满载乘 客时总质量是6000kg,那么1m}可燃冰转化生 成的甲院气体完全燃烧产生的能量可供公交车 满载时以36km/h的速度匀速行驶1640min。 匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车总重的 1. 20。 求: (1)公交车满载乘客时的重力。(g-10N/kg) (4)这段时间内公交车发动机的效率是多大? (2)这段时间内公交车牵引力所做功的功率。故C错：水的比热容较大，质量相等，变化 12.减小丙 相等的温度能带走更多的热量，从而能更 13.(1)汽油机轻便、功率较小：柴油机笨重、 好地冷却热机。 功率较大。 3.A点拨：用手捂住进气口，切断吸气冲程， (2)柴油机能获得更大的功率，能增大客车 没有氧气助燃，柴油机便会停下来。 的动力，而且能满足内部各装置的需求。 4.C点拨：甲图中，进气门和排气门都关闭， 14.解：(1)做功冲程气体所做的功W=pSl= 活塞向下运动，是做功冲程。乙图中，进气 3.5×105Pa×600×10-4m2×0.1m= 门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸 2.1X10J.(2)wa=2w=号× 气冲程。丙图中，进气门关闭，排气门打 1000×2.1×103J=1.05×105J。所以 开，活塞向上运动，是排气冲程。丁图中， 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是 P=W鱼=1.05X10」=1,75×10W。 608 压缩冲程。内燃机的一个工作循环是吸 精彩一题 气、压缩、做功、排气，因此正确的顺序应是 做功液化节约燃料（或节约能源、提高 乙丁甲丙，故A错误；获得动力的冲程是做 效率、减少对环境的污染等) 功冲程，即甲图所示冲程，故B错误：将机 点拨：从题中的叙述可知，第五冲程中，水 械能转化为内能的冲程是压缩冲程，即丁 蒸气推动活塞运动，对活塞做功，将内能转 图所示冲程，故C正确：排气冲程中将废气 化为机械能，所以相当于内燃机的做功冲 排出，不存在将化学能转化为内能的过程， 程。在第六冲程中，水蒸气变成水，是液化 故D错误。 现象。在第五冲程中，充分利用了前四个 5.B点拨：吸气冲程中，进气阀打开，排气阀 冲程中产生的热量，把水变成水蒸气，再推 关闭：排气冲程中，进气阀关闭，排气阀打 动活塞做功，这样的设计不仅可以充分利 开。只有压缩冲程和做功冲程，进气阀和 用热能，减少能量的散失，提高热机的效 排气阀均关闭。 率，而且还可以节约燃料，减少对环境产生 6.A点拨：在一个工作循环中，汽油机的曲 的污染。 轴转两周，为720°，故应选A。 第2节 热机的效率 7.C点拨：内燃机工作时要排出尾气，尾气 的温度较高，还有一些有害物质，会造成大 第2课时热机的效率 气污染。内燃机工作时产生很大噪声，会 【基础巩固】 带来噪声污染。故应选C。 1,D点拨：热量是过程量，只能说吸收或放 8.做功 出多少热量，不能说含有多少热量，故A项 9.机械柴油机压缩 错误：燃烧相同质量的甲和乙，但不一定完 10.做功下内机械1800 全燃烧，因此甲放出的热量不一定多，故B 11.月球上没有空气，而内燃机工作需要空气 项错误：C选项中，没有给出燃料的质量和 燃烧情况，故无法比较放出热量的多少，故 热量为Q=q天然气V=3.78×10J/m3×1m= C项错误：完全燃烧1kg的甲恰好烧开一 378×10J,则烧开水的质量为m=Q 壶水，而完全燃烧1kg的乙放出的热量小 C水△ 于完全燃烧1kg甲放出的热量，故不能把 3.78×10J 42x10J/g·℃)X10℃-10℃)-10kg。 同样的一壶水烧开，故D项正确。 2.CD点拨：热机的效率是用来做有用功的 煤的质量为m=Q=3.78×10J q煤 3.15×10J/kg 那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量的 1.2kg。 比值，它不能表示出具体有用功多少或是 8.4.2×108 2500 放出能量多少，更不能表示做功的快慢，故 9.(1)1.9596×108 点拨：热机的效 A、B项错误；热机的效率是表示热机对燃 料完全燃烧放出热量的利用率，即)一Q 东 率是用来做有用功的那部分能量和燃料完 全燃烧放出热量的比值。 故C,D项正确。 10.(1)甲、乙甲、丙(2)2.4×10￥1.2× 3.C点拨：热值是表示燃料燃烧放热本领大 10(3)小燃料不可能完全燃烧，同时 小的物理量，相同质量的不同燃料完全燃 燃料燃烧放出的热量没有全部被液体 烧放出的热量不同，煤中摻入杂质后，在燃 吸收 烧过程中放出的热量会大大减少，故可通 11.解：(1)水吸收的热量Q吸=c水m水△t= 过热值来辨别。 4.2×103J/(kg·℃)×150kg×(100℃ 4.B5.B6.机械降低比热容 -20℃)=5.04×10J。 7.(1)1.7×108(2)大于柴油(3)等于 (2)5kg无烟煤完全燃烧放出的热量 燃料种类 Q放=9无煤m无煤=3.4×102J/kg×5kg 8.解：这台热水器中水的质量为： 1.7×108J. m=pV=1×103kg/m3×0.5m3=500kg, 由Q贱=cm(t一to)得水吸收的热量为： (3)锅炉的效率7=8×100% Q微 Q级=cm(t-to) 5.04×10J×100%=29.65%。 =4.2×103J/(kg·℃)X500kg× 1.7×108J (40℃-20℃) 12.解：(1)Q暖=75%Q,则cm(t一ta）= =4.2×10J: 75%Mg,故4.2×103J/(kg·℃)× 由Q吸=Q做和Qt=79m得， 100kg×(100℃-31℃)=75%× 4.2×107J=20%m×3.0×10J/kg, 0.84kg×q,解得q=4.6×10J/kg。 解得m=7kg。 (2)因为q=9右油气，所以该液化石油气站 【能力提升】 销售的瓶装液化石油气没有参混二甲醚。 1.C2.A3.D4.A5.D6.B 精彩一题 7.1001.2点拨：1m天然气完全燃烧释放的解：(1)公交车满载乘客时的重力G=mag= 6000kg×10N/kg=6×10N。 入地球大气层时，会与空气摩擦生热，所以 (2)由题知，匀速行驶中公交车受到的平均阻 机械能转化为内能，故C对。 力f=20Ge=20×6×10N=3000N,因为 2.B点拨：依题意，水和铁球的势能相等，势 能转化为内能后，水和铁球增加的内能相 公交车匀速行驶，所以公交车受到的牵引力 等，相当于它们吸收的热量相等，根据 F=f=3000N,公交车行驶速度v=36km/h= 10m/s,这段时间内公交车牵引力所做功的 Qs=cm(1-),得1=Qe+,由于Q展、 cm 功率P=W==Fu=3000NX10m/s= m、均相等，而c水>c铁，故t水<t铁。故 选B。 3×104W. 3.D点拨：汽油机将化学能转化为内能再转 (3)1m3的可燃冰可转化生成164m3的甲烷 化为机械能；发电机将机械能转化为电能： 气体，它完全燃烧放出的热量（总能量）Q做一 电动机将电能转化为机械能；干电池将化 Vg=164m3×3.6×102J/m3=5.904× 学能转化为电能。故选D。 10°J,由题知，水吸收的热量Q吸=Q做= 4.B 5.904×10J,标准大气压下水的沸点为100℃， 5.A点拨：火电站是煤燃烧，将化学能转化 由Q级=cm△（可得水的质量m=Q题 为内能，产生高温高压的水蒸气推动汽轮 c△t 机转动，将内能转化为机械能，然后带动发 5.904×10°J 4.2×103J/(kg·℃)×(100℃-20℃) 电机发电，将机械能转化为电能。 17571kg 6.D点拨：能源在使用过程中，是一种能量 (4)这段时间内公交车牵引力所做功（有用能 转化的过程，如煤炭燃烧，将化学能转化为 量)W=P1=3×10W×1640×60s=2.952× 内能。在使用过程中，可以尽量让燃料充 10°J,这段时间内公交车发动机的效率7= 分燃烧，提高燃料的利用率，各种能量转化 -×100%= Q 2.952×10J×100%=50%。 过程中都要尽量提高能量的利用率，以减 5.904×109J 少不必要的能量损失。但不管怎样，各种 第3节 能量的转化和守恒 做功的机器只能是尽量提高能量利用率， 根据能量守恒定律可知，不可能出现不消 第3课时能量的转化和守恒 耗能量而做功的机器。 【基础巩固】 7.机械内 1.C点拨：内燃机的活塞在燃气推动下运 8.(1)电能转化成内能(2)电能转化成机械 动，是将燃气的内能转化为活塞的机械能， 能(3)电能转化成化学能(4)机械能转 故A错；点燃的火箭飞向太空，是燃料燃烧 化成内能(5)化学能转化成内能再转化成 放出的内能转化为火箭的机械能，故B错； 机械能(6)太阳能转化成化学能(7)化 夏天，广场上的石凳被晒得发烫，这是热传 学能转化成电能(8)化学能转化成内能和 递过程，不是能量的转化，故D错：陨石坠 光能