第十三章 第四节 热机效率和环境保护-【提分教练】2024-2025学年九年级物理全一册同步精导优化与设计方案（沪科版）

第十三章 内能与热机 13.如图所示是某单缸四冲程汽油机的 NO3核心素养 冲程：若该汽油机每1秒钟对外做功 15.英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯 25次，那么该汽油机飞轮的转速为 特林发动机”。“斯特林发动机”气缸内工 r/min 作介质易汽化、易液化，该介质经过吸热膨 胀、冷却压缩的循环过程输出动力，因此又 被称为热气机。某工程师按照“斯特林发 动机”原理设计了如图甲所示的模型机，工 作过程中飞轮持续旋转如图乙。请结合所 学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。 散热片 14.如图所示，在试管内装些水，用软木塞塞住 活寒B 试管口，用酒精灯加热一段时间后，水蒸气 热气 会把软木塞冲开，有的同学由这个装置联 飞轮 活寒A 想到内燃机，请你用连线的方式反映他的 联想思维过程 ② ④ 酒精燃烧 坚固的气缸 高温高压的水蒸气 活塞运动做功 玻璃管 油料燃烧 木塞冲出 高温高压的燃气 第四节 热机效率和环境保护 N0.1基础现固 2.下列关于热值、比热容的说法中正确的是 知识点1燃料的热值 A.完全燃烧的汽油比不完全燃烧的汽油的 1.关于燃料的热值，以下说法正确的是( 热值大 A.燃料的热值与燃料的燃烧情况有关 B.冰和水是同种物质，所以它们的比热容 B.0.5g汽油和2kg汽油，它们的热值是一 一样大 样的 C.把煤磨成煤粉，再把煤粉制成煤粒，加大 C,煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热 送风量，可以有效提高煤的热值 量一定比燃烧干木柴放出的热量多 D.燃料的热值只跟燃料的种类有关，跟燃 D.容易燃烧的燃料，热值一定大 料是否完全燃烧无关 33 物理九年级全一册 3.一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量 (1)发动机所做的有用功： 为6.6×10J,这相当于完全燃烧0.55kg (2)发动机的热机效率。(g潮=4,6× 的干木柴得到的能量，则干木柴的热值为 10 J/kg) J/kg:干木柴用掉一半后，剩余干 木柴的热值将 (填“变大”“变小”或 “不变”)。 4.完全燃烧0.42kg的酒精，这些酒精可放出 J的热量.酒精放出的热量若完全 被水吸收，能将质量为 kg的水在1 个标准大气压下升温30℃。[酒精的热值 为3.0×10J/kg,水的比热容为4.2× 10J/(kg·℃)] 知识点2热机效率 5.下列关于热机效率的说法中正确的是 () 8.一辆载重汽车保持60kW的功率不变，在 A.热机的效率是描述热机性能的重要指标 平直的马路上匀速直线行驶，受到的阻力f B.通过技术的改进，热机的效率可以达 =4.5×103N,发动机每小时耗油20L,则 到100% 发动机的效率是多少？(P箱=0.8× C.汽车排出的尾气越浓，汽油机的效率 103kg/m3,9K抽=4.6X102J/kg） 越高 D.热机是将燃料燃烧获取的化学能转化为 机械能的装置 6.为了提高热机效率，可采取的措施是( A.采用热值高的燃料 B.降低热机功率 C.保证良好的润滑，减小摩擦 D.以上措施都可以 7.一辆汽车在平直的高速公路上匀速行驶 1.8km,此时汽车上的速度表显示为 90kmh,在此过程中，若汽车发动机的功 率为40kW,消耗汽油0.25kg。求： 34 。，。,。，,4 第十三章内能与热机 知识点3环境保护 A.实验中需要保证两种燃料燃烧的时间 9.下列各选项中对环境造成的污染最小的是 相同 ( B.通过调节A的位置，使温度计处于适当 A.以航空燃油为燃料的喷气飞机 的位置 B.以柴油为燃料的载重汽车 C.将烧杯中的水换成比热容小的液体可 C.以汽油为燃料的小汽车 以使实验现象更明显 D.以压缩天然气为燃料的公交车 D.如要进一步研究不同物质的吸热能力， 10.热机的效率高，在做功同样多的情况下，就 只需将其中一个烧杯中的水换成等质 会消耗更少的燃料，从而节约能源，减少环 量煤油 境污染。下列措施能提高热机效率的是 13.关于热值和热机效率，下列说法正确的是 ( ①尽量使燃料充分燃烧②尽量减少热机 A.热机做功越快，效率越高 部件间的摩擦③尽量减少废气带走的热 B.使燃料燃烧更充分，可以增大热值 量④尽量减少热机的工作时间 C.使燃料燃烧更充分，可以提高热机的 A.①②③④ B.①②③ 效率 C.②③④ D.①③④ D.热机的效率越高，在做功同样多的情况 易错点混淆热机效率与功率 下消耗的燃料越多 11.两台内燃机，甲的效率为35%，乙的效率 14.效率是热机性能的一个重要指标，下列关 为25%，这两个数据表示 于热机效率的说法中错误的是 () A.甲做的功比乙的多 A.在设计和制造上，要不断改进和革新， B.甲的功率比乙的大 以减少各种能量损失，就有可能使热机 C.在相同时间内甲燃烧的燃油比乙多 的效率达到100% D.在消耗相同的燃油时，甲做的有用功比 B.两辆型号相同的小汽车，以相同的速度 乙多 行驶相同的路程，耗油量小的那辆车的 NO2月能力提升 效率高些 C.热机要正确使用，注意保养，可提高 12.为了比较两种燃料的热值大小，小明采用 如图所示的两套完全相同的装置进行实 效率 验，下列说法正确的是 D.在热机的各种能量损失中，废气带走的 能量最多，设法利用废气的能量是提高 燃料利用率的重要措施 15.中国科学家首次在南海试采可燃冰的圆满 成功，实现了我国天然气水合物开发的历 一燃料 史性突破。可燃冰清洁无污染，储量巨大， 35 物理九年级全一册 是一种非常理想的新型能源。可燃冰的热 就会大大减小，从而减少燃油消耗。但航 值很大，是天然气热值的10倍以上。若按 速不是越小越好，因为船舶航行过程中除 15倍计算，则体积为0.01m3的可燃冰完 了推进设备，还有其他辅助设备工作，需要 全燃烧放出的热量为 J:若这些热 发动机做功。航速减小后，一段航程所需 量的90%被质量为100kg的水吸收，则水 的航行时间就会延长，虽然推进功减少，但 温升高 ℃。[c*=4.2×10J/ 辅助功增加了。发动机要做的功包括推进 (kg·℃)，天然气的热值q天燃气=4.0× 功和辅助功两部分。航速优化就是要找到 102J‘m] 适合的航速，使发动机做的总功减少，达到 16.小丽探究煤炉的热效率时，用煤炉给10kg 节能减排的目的。 的水加热，此过程中水温随时间变化的关 (1)在柴油发动机的工作循环中，排出CO 系图像如图所示。若6min内燃烧了1kg 等气体的冲程是 的煤，则这些煤完全燃烧放出的热量是 (2)若船舶以速度v匀速直线航行，航行时 J。烧水过程中， (填“0 受到的阻力为f=kv(k为常量)。则理想 一2min”“2~4min”或“4~6min”)时间段 情况下，推进功率和速度的关系为P= 内的热效率最高。[设相同时间内燃烧煤 的质量相等，水的比热容是4.2×103J/ (3)某船舶航行时，每公里航程的推进功、 (kg·℃)，煤的热值是3×10J/kg] 辅助功和航速的关系如图所示，则最省油 湿度/℃ 的航速约为 m/s 80 W×10J) 50 ■■■■■■ 20 0 2 4 6时间/min 2出 NO3核心素养 02468101214m+s) 17.阅读短文，回答文后问题。 (4)若题(3)中船舶的最大航速为10m/s, 船舶航行大多使用柴油发动机，航行 柴油发动机的效率为40%，柴油的热值为 时受到的阻力通常和航行速度的平方成正 4.3×10J/kg,则航速从最大航速降低到 比。降低航速可以大大减小航行阻力，发 最省油航速，每公里航程少消耗柴油 动机对推进设备做功的功率（即推进功率） kg。(结果保留整数) : 36 重e国00里8里后里里0用000.08第四节 3.6.72×10°2×102不变 热机效率和环境保护 4.解：(1)0.3kg汽油完全燃烧放出的热量Qt= 1.B2.D m汽9海=0.3kg×4.6×10J/kg=1.38× 3.1.2×10°不变 10J: 4.1.26×102100 5.A6.C (2)汽油机工作的就卓？=×100% 7.解：(1)汽车行驶的速度为v=90kmfh=25m/s, 3.45×10J×100%=25%: 发动机的牵引力为F=P=4X10W=1600N. 1.38×10J v 25 m.'s (3)做功3.45×10°J需要的时间1= W 牵引力做的有用功为W=Fs=1600NX1800m =2.88×10°J: 3.45X10J=3450s=57.5mim。 (2)汽油完全燃烧放出的热量为Q:=mq汽油= 1000W 0.25kg×4.6×10Jkg=1.15×10J,发动机 5.10000102.88×1025% 的热机效车)& ×100%=2.8X10」× 6.解：(1)水的体积V*=200L=200dm= 1.15×10J 0.2m,由p=得得，水的质量m泰=PsV 100%≈25%. 8.解：汽车每小时做的功W=P1=60000W× 1.0×10kgm3X0.2m=200kg。水吸收的 3600s=2.16×10°J, 热量Q=c*m*(1-4)=4.2×10J/(kg·℃) 每小时汽油燃烧的质量m=P海V=0.8X ×200kg×(45℃-20℃)=2.1×10J。 103kgm3×20×103m3=16kg, 则汽油完全燃烧一小时产生的热量Q=mq汽海 ×100%得，谍气完金燃烧释放的 (2)由yQ =16kg×4.6×10J/kg=7.36×10J, 热量QQ=2.1)X10」=8.4×10J,由Q 发动机的发车，广×10%-会8号 25% 7.36×103J =mg得，需要燃烧煤气的质量m=Q 100%≈29.3%. 9.D10.B11.D12.C13.C14.A 8.4×10」=2kg。 4.2×10J/kg 15.6×1012.9 7.解：(1)在0~5s时间内，汽车发动机对外做的 16.3×1020~2min 功W=P1=90×103W×5s=4.5×10J:由题 17.(1)排气冲程(2)k(3)6(4)29 图可知，汽车在15一20s时间内的速度为 专题2热学综合计算 30m's,根据P=Fu得，F=P-90X10W 30m/s 1.晶体小于4.2×10 3X103N,因为汽车做匀速直线运动，所以阻力 2.解：(1)锅炉内300kg的水吸收的热量Q候=cK f=F=3×103N。 m*(t-t。)=4.2×103J(kg·℃)×300kgX (2)汽车牵引力做功W有=P1′=90×103W×15 (100℃-20℃)=1.008×10J. ×60s=8.1×10J,汽油完全燃烧释放的热量 (2)煤完全燃烧放出的热量Q:=m摆q蝶= 11.2kg×3×10Jkg=3.36×10J,此锅炉的 Q= W=8.1×10」=2.7×10J,因为Qk= 30% 效率1= Q×100%=上：008×10」×100% 3.36×10°J mq,所以m= Q=2.7×108J 4.5×10J/kg =6kg =30%。 章末整合提升 (3)若不计热量损失，则Q=Qt,即c*m1(t' -o1)=c*m2(1e-1,4.2×103J/(kg·℃) 1.C2.大慢 ×5kg×(t'-20℃)=4.2×103J/(kg·℃)× 3.减少热传递小于 3kg×(100℃-t),解得1/=50℃。 4.机械能做功 56