2.3　热机效率 课件 2024-2025学年物理教科版九年级上册

第2章　改变世界的热机 2.3　热机效率 知识点一　热机效率 1. 热机里的能量流向： （1）废气带走的能量。 （2）克服摩擦做功消耗的能量。 （3）向外散热。 （4）转变为对外做有用功的能量。 高效学习平台 2. 热机效率 （1）定义：热机所做 ⁠与所用燃料完全燃烧 释放的 之比叫做热机的效率。 （2）计算公式： ⁠。 注：热机效率是热机性能的重要指标。但因为热损失使 热机效率总 1。 有用功　 热量　 η＝×100％　 小于　 高效学习平台 3. 提高热机效率的方法： （1）让燃料尽可能充分燃烧。 （2）尽可能减少废气带走的能量损失。 （3）运动部件润滑良好，减小机械摩擦。 高效学习平台 已知某型号的载重车在一段平直的高速公路上匀速行 驶所用时间是8 min，消耗燃油3×10－3 m3（假设燃油 完全燃烧），汽车发动机在这段时间内的功率为 63 kW。若燃油的密度是0.8×103 kg/m3，热值是 3.15×107 J/kg。求： （1）消耗的燃油质量是多少？ 解：（1）消耗的燃油质量： m＝ρV＝0.8×103 kg/m3×3×10－3 m3＝2.4 kg 高效学习平台 （2）发动机牵引汽车前进所做的有用功是多少？ 解：（2）发动机牵引汽车前进8 min所做的有用功： W＝Pt＝63000 W×480 s＝3.024×107 J （3）汽车的效率是多少？（用百分数表示） 解：（3）燃油完全燃烧所放出的热量： Q＝mq＝2.4 kg×3.15×107 J/kg＝7.56×107 J 汽车的效率： η＝×100％＝×100％＝40％ 高效学习平台 1. 关于热机的效率，下列说法正确的是（　D　） A. 热机的有用功多，效率就一定高 B. 热机的功率大，效率就一定高 C. 热机工作的时间长，效率就一定高 D. 热机的有用功占总功的比例大，效率就高 D 高效学习平台 2. （2023·兰州）一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了 108 km，所用时间为1 h，消耗汽油10 kg，汽车在行驶 过程中所受阻力恒为1 380 N（汽油的热值q汽油＝ 4.6×107 J/kg）。求： （1）汽车行驶的速度； 解：（1）汽车行驶的速度： v＝＝＝108 km/h 高效学习平台 （2）牵引力的功率； 解：（2）汽车沿平直公路匀速行驶，受力平衡，根据 二力平衡条件可知，牵引力：F＝f＝1 380 N 牵引力做的功： W＝Fs＝1 380 N×108×103 m＝1.490 4×108 J 则牵引力的功率： P＝＝＝41 400 W 高效学习平台 （3）汽车发动机的效率。 解：（3）消耗的汽油完全燃烧放出的热量： Q放＝mq汽油＝10 kg×4.6×107 J/kg＝4.6×108 J 则汽车发动机的效率： η＝×100％＝×100％＝32.4％ 高效学习平台 知识点二　热机给环境带来的污染 使用热机会带来噪声污染、废气污染，引起热岛效应和 温室效应。 高效学习平台 　基础过关精练 （选择题为单选） 1. 为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施不 能提高热机效率的是（　D　） A. 让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全 B. 在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少能 量的损失 C. 尽量减少热机内部各部件间的摩擦 D. 尽量增加热机的工作时间 D 课时同步作业 2. 甲、乙两台汽油机，甲的效率比乙的高，则 （　C　） A. 甲每秒做的功比乙每秒做的功多 B. 甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少 C. 消耗同样多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功 多 D. 做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油 多 C 课时同步作业 3. 一个单缸四冲程汽油机工作时汽缸散热损失占25％， 废气带走的能量占30％，摩擦等机械损耗占10％，则它 的热机效率为 ⁠。 35％　 课时同步作业 4. 随着我国人民生活水平的不断提高，汽车已成为许 多家庭的必备出行工具。某品牌国产汽车以25 m/s的速 度在平直的公路上匀速行驶600 s，消耗汽油1.2 kg。已 知该汽车发动机的功率为23 kW，汽油的热值q＝ 4.6×107 J/kg。假设汽油在发动机汽缸内完全燃烧，求 该汽车在匀速行驶600 s的过程中： 课时同步作业 （1）汽车发动机牵引力所做的功； 解：（1）汽车发动机牵引力所做的功： W＝Pt＝23×103 W×600 s＝1.38×107 J （2）该汽车发动机的效率。 解：（2）消耗的汽油完全燃烧放出的热量： Q放＝mq＝1.2 kg×4.6×107 J/kg＝5.52×107 J 故该汽车发动机的效率： η＝×100％＝×100％＝25％ 课时同步作业 易错点：对热机效率理解不透彻 5.下列有关热机效率的说法中，正确的是（　CD　） A. 热机所用燃料的热值越大，效率越高 B. 热机所做的有用功与燃料完全燃烧放出的热量之比为热机效率，且功率越大，热机效率越高 C. 不断创新和改进热机结构，可以提高热机效率，且热机效率始终小于1 D. 蒸汽机、汽油机和柴油机的热机效率分别是η1、η2和η3，则有η1＜η2＜η3 CD 　能力拓展训练 （选择题为单选或双选） 课时同步作业 6. 甲、乙两个四冲程柴油机使用时做功和消耗柴油对 比如下，下列说法正确的是（　C　） 柴油机 完成工作量 时间 消耗柴油 甲 相同 3h 5 kg 乙 2h 6 kg C A. 柴油机依次按照吸气、做功、压缩、排气四个冲程循环工作 B. 甲柴油机所用的燃料的热值一定比乙柴油机的高 C. 甲柴油机的输出功率较小，热机效率较高 D. 乙柴油机的输出功率较小，热机效率较高 课时同步作业 7. 有甲、乙两台汽油机，若在同一时间内甲做的有用 功是乙做的有用功的2倍，甲的效率是25％，乙的效率 是20％，则在同样时间内，甲、乙两汽油机消耗的汽油 质量之比为（　B　） A. 2∶5 B. 8∶5 C. 5∶8 D. 5∶2 B 课时同步作业 8. 某种国产汽车，当它在某平直公路上以20 m/s 的速 度匀速行驶时，每百公里的油耗为6 L。当汽车行驶 500 s，则汽车消耗的汽油是 L。假设汽车在运动过程中受到的平均阻力是495 N，则汽油机的效率 是 ％。（已知汽油的热值是3.3×107 J/L） 0.6　 25　 课时同步作业 9. （2024·成都七中月考）某单缸四冲程汽油机的活塞 横截面积为5×10－3 m2，一个冲程活塞在汽缸中移动的 距离是80 mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强 为9×105 Pa，曲轴转速为2 400 r/min，当汽油机满负荷 工作时，求： （1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力； 解：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力： F＝pS＝9×105 Pa×5×10－3 m2＝4.5×103 N 课时同步作业 （2）汽油机的功率； 解：（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功： W＝FL＝4.5×103 N×80×10－3 m＝360 J 飞轮转速为2 400 r/min＝40 r/s，表示每秒飞轮转动40 圈，活塞往复40次，对外做功20次 则汽油机的功率： P＝n×＝20×＝7 200 W 课时同步作业 （3）若汽油机在吸气冲程中吸入的空气质量与燃油质 量之比为14∶1，吸入的油气混合物的平均密度为1.5 kg/m3，汽油的热值取4.5×107 J/kg，则该汽油机的效 率为多大？ 解：（3）一个工作循环吸入混合物的体积： V＝SL＝5×10－3 m2×80×10－3 m＝4×10－4 m3 一个工作循环吸入混合物的质量： m混＝ρ混V＝1.5 kg/m3×4×10－4 m3＝6×10－4 kg 课时同步作业 一个工作循环吸入汽油的质量： m油＝m混＝×6×10－4 kg＝4×10－5 kg 则一个工作循环，汽油完全燃烧放出的热量： Q放＝qm油＝4.5×107 J/kg×4×10－5 kg＝1 800 J 故该汽油机的效率： η＝×100％＝×100％＝20％ 课时同步作业 $$