14.2热机的效率（任务驱动型素养练习）-2024-2025学年人教版物理九年级全一册

九年级物理同步练习 问题驱动 结构学习 真实情境 素养立意 第十四章 内能的利用 第2节 热机的效率 课标要求（2022版）： 3.3.1了解内能和热量。从能量转化的角度认识燃料的热值。 3.5.2从能量转化和转移的角度认识效率。 驱动问题一：理解不同燃料的放热本领存在差异（物理观念+科学思维） 【想想议议】人类在原始社会就知道燃烧柴薪来取暖、烧饭。在现代社会，人类所用的能量很大一部分依然是从燃料的燃烧中获得的。我们知道：燃料燃烧的过程中，燃料的化学能转化为燃气内能，放出热量。 那么，请你以干木柴燃烧为例，思考：同种燃料燃烧产生热量的多少与什么因素有关？ 【分析】： 【想想做做】燃料的种类很多，固体燃料有木柴、煤等，液体燃料有汽油、酒精等，气体燃料有煤气、天然气等。根据你的经验，相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是不是相同？请说出你的观点，并结合生活实例分析或者设计科学实验论证。 木柴 煤炭 天然气 比较燃料放热的实验 【分析】： 驱动问题二：认识热值（物理观念） 【想想议议】物理学上，我们用热值这个概念来表示燃料的放热本领。热值反映了燃料燃烧特性，即不同燃料在燃烧过程中化学能转化为内能的本领大小。我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。请你谈谈热值这个概念的建立思路，查找干木柴和煤气的热值，并说出它们的物理意义。根据热值的物理意义，请你尝试归纳出燃料燃烧放热的公式。 【分析】： 驱动问题三：热机的效率（物理观念+科学思维） 【想想议议】燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出的要小，而且有效利用的热量又比放出的热量要小。以“煤烧水”为例，请你思考：哪部分能量是有效利用的能量？哪部分能量没有被有效的利用？如何表示燃料能量的有效利用率？ 【分析】： 【想想议议】对于热机而言，燃料释放的能量只有一部分用来做有用功，还有相当一部分能量散失了。 用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。请你根据热机效率的定义，写出计算公式，并说明如何计算有用功，以及燃料完全燃烧放出的热量。 【分析】： 【想想议议】热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃 料，从而节约能源，减少污染。那么，你能想到哪些提高热机效率的方法呢？ 【学以致用 反思纠错】 1．（2024·陕西）涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轴发动机，其大致工作过程是：空气通过进气道进入压气机，被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动力。该发动机工作过程中的相关说法正确的是（ ） A．燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机效率越高 B．燃料和压缩空气混合后，燃料的热值增大 C．压气机压缩空气，空气的内能减小 D．高温高压气体推动涡轮转动时，将机械能转化为内能 2.如图所示是某汽车汽油机的能量流向图，对照此图，下列说法不正确的是（　 　） A．废气的排放所占的比例最大，减少该部分能量损失是提高热机效率的有效手段 B．冷却水能量的二次利用可以提高能量的利用率 C．若该汽油机工作时汽油没有完全燃烧，则汽油的热值会减小 D．该汽油机的能量利用率为30% 3．（2024·广东广州·三模）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，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，实验中应控制两装置燃料 （选填“完全燃烧”或“燃烧相同时间”），通过比较 （选填“温度计上升的示数”或“加热时间的长短”）来确定燃料热值的大小； （2）比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验，不同物质吸热多少是通过 （选填“温度计上升的示数”或“加热时间的长短”）来反映的。 （3）若甲图烧杯中为50g的水，燃料1为2×10-4kg的酒精。酒精完全燃烧后，温度计示数升高20℃（水未沸腾），水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），酒精热值为3×107J//kg，则该装置对水的加热效率为 。 4．（2024·四川达州）在1个标准大气压下，小明用天然气灶将质量1kg的水，从20℃加热到沸腾，水吸收的热量是 J。他家天然气热水器的热效率是70%，他某次洗澡，耗水20kg，热水器进水温度是22℃，出水温度是42℃，他这次洗澡消耗天然气 m3。已知水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值是3.2×107J//m3。 5．如图所示，这是甲、乙两热机某次做功的参数。甲、乙相比　 　热机损失的能量较多，　 　热机效率较高。（两空均选填“甲”或“乙”） 6．（2024·山西） 山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山，进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360km，驾车前往大约需要4h。（汽油的热值q取4.5×107J/kg，汽油的密度ρ取0.8×103kg/m3） （1）求汽车的平均速度。 （2）汽车全程消耗汽油25L，求汽油完全燃烧放出的热量Q。 （3）若汽车发动机全程的平均功率为25kW，求汽车发动机的效率。 7．（2024·江苏宿迁）氢能是新能源利用的新潮流，加快氢能产业发展成为实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。如图所示是市场上的某品牌氢能自行车，一次性充满0.02kg氢气，2h能匀速骑行50km，氢能自行车与骑行者总质量为84kg，骑行时受到的阻力为总重的0.05倍，氢气热值为。氢气完全燃烧产生的热量是 J，氢气的利用效率是 （）。 8．（2024·辽宁）汽油机在 冲程中将内能转化为机械能。若某汽车的汽油机在一段时间内所做的有用功为，效率为25%，则该汽油机在这段时间内消耗 kg的汽油（汽油的热值取）。 9．近几年政府推出了“汽车下乡”、“小排气量购置税减半”、“以旧换新”等政策，极大的促进了汽车行业的发展，随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭，小明的爸爸最近也购买了一辆轿车．小明利用所学的物理知识对汽车进行了一系列探索与研究活动： 实验次数 1 2 3 4 5 速度/（km•h-1） 40 60 80 100 120 制动距离/m 8 18 32 50 （1）汽车发动机常用循环流动的水来帮助它散热，主要是利用了水的　 　较大的特点，同样情况下能吸收更多的热量。假如在标准大气压下，现有、初温度为的水，吸收的热量后，温度升高了　 　 （2）小明同学阅读了汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图甲所示的图表，请根据给出的信息，计算完全燃烧的汽油能够放出　 的能量，这些能量能产生　 　的有用功。汽油的热值为 （3）若汽油机工作时的转速为，则内汽油机对外做功　 　次， 把该汽油机运至月球上，则能否正常工作，　 　选填“能”或“不能” （4）若轿车以的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度与时间的关系如图乙所示．则在时间内，轿车发动机对外做功　 　，轿车在运动过程中受到的阻力是　 　． （5）汽车行驶时发动机产生的牵引力为，则燃烧质量的汽油，能使汽车前进的距离为___________ 用给出物理量的符号表示距离，汽油的热值在本小题中用表示 （6）通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离即从操纵制动刹车到车停下来的距离，数据如表丙所示：根据表中数据所反映的规律可知，当轿车速度为时，对应的制动距离是　 　。 学科网（北京）股份有限公司 $$