14.2 《热机的效率》计算、实验专题训练2024-2025学年人教版物理九年级全一册

第2节《热机的效率》计算、实验专题训练 一、计算题专练 类型题型训练 类型一：锅炉效率 1.某团队在高原中用铁锅烧水，他们发现把体积为2L的水从10℃加热到85℃时，共消耗5kg干木柴，c水=4.2×103J/（kg∙℃），q干木柴=1.2×107J/kg。求： （1）干木柴完全燃烧放出的热量； （2）水吸收的热量； （3）铁锅烧水的效率。 2.燃气灶烧水时，烧一次水共燃烧了0.02m3天然气，天然气的热值为8.4×107J/m3，求天然气完全燃烧放出的热量；若燃烧了40L的天然气，则天然气完全燃烧放出的热量为多少？ 3.如图，在一标准大气压下，天然气灶将一壶质量为3kg、温度为20℃的水加热至沸腾，大约需要10min，已知：c水=4.2×103J/（kg∙℃），q天然气=3.5×107J/m3。 （1）水吸收的热量； （2）若天然气完全燃烧放出热量60％被水吸收，烧开这壶水需要多少立方米天然气？ 类型二：太阳能热水器效率 4.某太阳能热水器接收太阳能的总有效面积为4m2，热水器每平方米的面积上1h得到太阳辐射的能量平均为2.5×106J，热水器仅能把接收的太阳能的42％转化为水的内能，求光照5h可以使热水器内初温为10℃、质量为100kg的水温度升高到多少？ 类型三：热机效率 5.飞机的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力。高空中某飞机获得1.6×105N的水平推力，以600km/h的速度沿水平方向匀速航行1h，需要完全燃烧热值为4×107J/kg的航空煤油4000kg。求1h内： （1）飞机的航程； （2）发动机所做的功； （3）航空煤油完全燃烧放出的热量； （4）发动机的效率。 6.苗寨的小明一家驱车外出旅游。当汽车在沪昆高速公路上匀速直线行驶时，汽车受到的阻力为1100N，汽车汽油机效率为40%，油箱容积为50L。（汽油热值q=3.3×107J/L）该车加满一箱汽油，最多可以匀速直线行驶多远的路程？ 7.如图是一款新型四轮沙滩卡丁车，卡丁车满载时在水平沙滩上匀速直线运动10min，它的发动机功率恒为11.5kw。该卡丁车以汽油为燃料，若在这次行驶中消耗汽油0.6kg，求该卡丁车汽油机的效率。（q汽油=4.6×107J/kg） 综合题型巩固 1.某学校锅炉用天然气做燃料给水加热，已知天然气的热值为4.0×107J/m3（不计热量损失）。 （1）完全燃烧4.2m3的天然气可以获得多少热量？ （2）这些热量可以使1000kg的水从30℃升高到多少℃？ 2.某柴油机完全燃烧2.5kg柴油，对外做有用的机械功为2.8×107J。（柴油的热值是3.2×107J/kg） （1）柴油完全燃烧放出的热量； （2）该柴油机的效率是多少？ 3.如图是某太阳能热水器,水容量为100L,该热水器在冬季有效日照时段里,平均每平方米的面积上每小时接收的太阳能约为2.8×106J.若该热水器接收太阳能的有效面积为1.5m2,每天日照时间按8h计算,若这些太阳能能使装满水的热水器中的水温从20℃升高到60℃[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃）水的密度为1.0×10３kg/m３ ]. 求:（1）热水器中水的质量; （2）一天内热水器中的水吸收的热量; （3）热水器在冬季的效率. 4.剑河温泉位于贵州省剑河县20公里的320国道公路旁，泉水晶莹清澈，各泉眼温度不同，从38℃至50℃不等，全都为含微量放射性元素氡的温泉，故称之为氡泉，对疗养、健身有显著的疗效。现有一口自喷状态地热井，出水流量为150m3/h，初温为50℃。 （1）若流出地热水温度降低到30℃，则每小时流出的地热水所放出的热量为多少？ （2）这些热量如果用天然气锅炉供热，若锅炉的热效率为60％，则利用上述地热能供热一小时可以节约多少m3天然气？（ρ水=1.0×103kg/m3，C水=4.2×103kg/（kg·℃），q天然气=4×107J/m3） 5.某款无人驾驶汽车自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距来了解周围的交通状况。该款车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km时，消耗汽油1.5L。假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30％，那么在这段运动过程中，求：（已知：汽油的密度为0.8×103kg/m3，汽油的热值为4.5×107J/kg） （1）该汽车发动机做的有用功是多少？ （2）该汽车的输出功率为多少？ 二、实验题专练 1.如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量也相同。 （1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验。 （2）水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），物理含义是：质量为1kg的水，温度 1℃时，所 的热量为4.2×103J。 （3）酒精的热值为3.0×107J/kg，完全燃烧10g酒精放出的热量为 J。 2.如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相等，烧杯内液体质量和初温也相同。 （1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过 来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）。 （2）若想利用上述装置估测燃料的热值，那么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 （选填“偏大”或“偏小”）。 （3）比较不同物质吸热升温的特点，应选择 两图进行实验，可以采用方法一：吸收相同 ，比较 ；也可以采用方法二：升高相同温度比较吸收热量的多少。比热容的概念是采用 （选填“方法一”或“方法二”）的方法来定义的。 （4）如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图像如图所示，由图可以看出， 液体的温度升高得较慢， 液体的比热容较大。 3.如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体初温相同。 （1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，比较不同物质的比热容，应该选择 两图进行实验；在实验中，三烧杯中a、b液体的质量必须 （选填“相等”或“不相等”）。 （2）若在研究不同燃料热值实验时，记录数据如表： 根据表中数据计算：完全燃烧10g燃料1 放出的热量为 J，燃料2的热值 是 J/kg。 （3）通过实验得到的燃料热值与实际热值相比偏 （选填“大”或“小”），你认为出现这样情况的主要原因是： 。 4.小明和小辉学习了燃料的热值后，他们一起设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。他们组装了如图甲和乙所示的装置进行实验，记录结果见表： （1）为了保证实验结论的可靠性，小明和小辉选择了两套完全相同的装置，并且控制油的质量以及水的质量 ；但对于两杯水的初温他们的看法却不同。请将下列他们的想法补充完整。 ①小辉认为实验中是直接用 来表示煤油和菜籽油放出热量的多少，所以实验中两杯水的初温可以不同。 ②小明认为因为探究过程中他们采用了 法，所以只有燃料的 不同，其他因素都必须控制相同；如果两杯水的初温不同，那么水的蒸发快慢以及水与周围环境的温差都不相同，于是两杯水的散热就不相同，就有可能会出现燃料燃烧放出的热量多，而水吸收的热量少、水温变化低的情况，所以实验时必须控制水的初温相同。 ③你认为 （选填“小明”或“小辉”）的想法更合理。 （2）根据他们的实验记录，你认为煤油 和菜籽油两种燃料中，热值较大的是 。 （3）小明和小辉在实验前用天平分别测出 了烧杯中水的质量以及燃油的质量，并由 记录的数据，利用公式Q吸=cm（t-t0）计算出了水吸收的热量；小辉他想通过这些数据计算出煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果是 的（选填“可靠”或“不可靠”）；理由是 。 ( 2 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$