14.2 热机的效率 同步练习 2024-2025学年人教版物理九年级全一册

14.2 热机的效率 知识点回顾 1、燃料分类：固体燃料、液体燃料、气体燃料； 2、燃料能量转化： 化学能转化为内能； 3、热值定义：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，用符号q表示； 4、热值单位：焦每千克，符号：J/kg（固、液体燃料）； 焦每立方米，符号：J/m3（气体燃料）； 5、热值物理意义：数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量； 6、热值计算公式：（固、液体燃料）；（气体燃料）； 7、热值特点：①热值的大小只有燃料种类有关；②不同燃料的热值一般不同（指出特例，加以强调）； ③表中氢的热值最大（因此火箭常用液氢作为燃料）； 8、热机效率：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率，用符号表示； 9、计算公式：； 10、所有热机效率都小于1； 11、提高热机效率的方法：①使燃料充分燃烧；②尽量减小各种热量损失；③在热机设计和制造上提高技术水平和使用新材料；④保证良好的润滑，减少因摩擦额外消耗的功。 练习题 一、选择题 1．我国航天技术处于世界先进水平，运载火箭用液氢作燃料是因为液氢的（　　） A．密度大 B．热值高 C．熔点低 D．沸点高 2．关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（　　） A．没有燃烧的燃料，热值等于零 B．燃料完全燃烧时，它的热值最大 C．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多 D．燃料的热值与质量和燃烧状态无关 3．2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，火箭共有58台发动机提供动力，所用燃料是液态氢。下列说法正确的是（　　） A．用液态氢作为燃料是因为氢的比热容大 B．燃料的热值越大，热机效率越高 C．发动机的功率越大，效率就越高 D．不断创新和改进热机结构，可以提高热机效率，但热机效率始终小于1 4．关于热机效率下列说法中，正确的是（　　） A．通过科技创新，采用先进热机的制造工艺，热机效率可以达到100% B．若汽油机甲的热机效率高于汽油机乙的热机效率，则甲消耗的汽油比乙消耗少 C．柴油机的热机效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大 D．保持汽油机转动部分良好的润滑可以提高汽油机的热机效率 5．如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的水进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时水升高的温度用表示（水未沸腾）（　　） A．若m相同，越小，燃料的热值越大 B．若相同，m越大，燃料的热值越大 C．若的值越大，燃料的热值越小 D．若的值越大，燃料的热值越小 6． 如图所示依次为甲、乙、丙三部汽油机燃料完全燃烧释放的内能和汽油机输出机械能的二维柱状图。根据图中的信息，下列选项正确的是（　　） A．丙输出的机械能比甲少，所以丙的效率比甲低 B．三部汽油机中，乙的效率最高 C．在消耗燃料质量相同时，乙输出机械能比甲少 D．在输出的机械能相同时，乙比丙消耗更多燃料 7．为了解液体A的吸热能力，小悦用同一个酒精灯分别加热1kg水和1kg液体A，用测得的数据绘制了温度随时间变化的图像如图所示。该酒精灯每分钟消耗酒精的质量为1g，，（kg·℃），则下列说法中正确的是（　　） A．应使水和液体A的初温和末温中至少一项相等 B．0~4min，水吸收的热量大于液体A吸收的热量 C．液体A的比热容为 D．该酒精灯加热效率为35% 8．汽车是常见的交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（　　） A．甲图中活塞对汽缸内的气体做功，气体的温度降低 B．乙图中汽油机的效率是30% C．汽车尾气中的“汽油味”越浓，燃料燃烧得越不充分，汽油的热值越小 D．冬天汽车都会利用废气中的余热给车内供暖，该举措提高了燃料的利用率 二、填空题 9．干木柴的热值是1.2×107J/kg，完全燃烧的4kg干木柴放出的热量为　 　 J；干木柴用掉一半后热值　 　（填“变 ”或“不变 ”）。 10．如图所示，为汽油机的　 　冲程，若飞轮转速是3600r/min，则该汽油机1s对外做功　 　次。完全燃烧0.5kg汽油，放出的热量是　 　J。（已知汽油的热值为4.6×107J/kg） 11．中国探索火星探测器“天问一号”的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是火箭发射探测器时的场景，该火箭发射时带了3×104kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是　 　J，可以将　 　kg初温为20℃的水加热至沸腾。使用液态氢做燃料的好处是　 　。[q氢=1.4×108J/kg，c水=4.2×103J/(kg·℃)，当地大气压为1标准大气压，不计热量损失] 12．小明的爸爸开车送小明去学校，到达学校时消耗汽油4kg，汽车能量流程图如图所示，该汽车的效率为　 　，汽油完全燃烧放出的热量为　 　J，汽车输出的有用功为　 　J。（已知） 13．某学校用焦炭作燃料给学生提供热水，某次完全燃烧了10kg焦炭产生的热量为　 　J；已知焦炭炉的效率为21%，则这些热量能将质量为　 　kg的水从20℃加热到100℃。[q焦炭＝3×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 三、实验探究题 14．利用如图所示的两套装置探究“不同物质吸热升温的现象”以及“不同燃料燃烧放热的现象”，两套装置完全相同，液体和燃料的质量以及种类根据实验的需和方便进行正确选取； （1）两个实验都要控　 　的质量相等（选填“液体”、“燃料”或“液体和燃料”）；实验中除了图中的器材，还需要用到的测量工具有　 　； （2）在探究“不同燃料燃烧放热的现象”时，燃料燃烧放热的多少是通过　 　来反映的（选填“温度计上升的示数”或“加热时间”）； （3）在探究“不同物质吸热升温的现象”时，根据所测数画出了如图丙所示图像（不计热量的损失，两液体温度都末达到沸点），已知a液体的比热容是2.1×103J/（kg·℃），则液体b的比热容是　 　J/（kg·℃）； （4）晴朗中午，在海边荒山迷路的人选择　 　（选填“顺”或“逆”）风可以返回到海边。 四、计算题 15．页岩气是一种清洁新能源，对加快节能减排和大气污染防治具有重要意义．页岩气的热值约为3.0×107J/m3． （1）完全燃烧1m3的页岩气，放出多少热量？ （2）在标准气压下，完全燃烧1m3的页岩气，能使质量为100kg、初温为30℃水温度升高到多少摄氏度？ （c水=4.2×103J/（kg·℃） 16．某工厂需要将100kg、20℃的水加热到60℃作为工业用热水。已知水的比热容c=4.2×103 J/（kg·℃），汽油的热值q=4.6×107 J/kg，求： （1）水吸收的热量； （2）若这些热量由汽油完全燃烧放出的，需要多少千克的汽油；（结果保留到小数点后两位） （3）如果把这些汽油用于小轿车，小轿车发动机的效率为25%，在平直的公路上匀速行驶2km，小轿车受到的牵引力是多少？ 参考答案 1．B 2．D 3．D 4．D 5．C 6．B 7．D 8．D 9．4.8×107；不变 10．压缩；30；2.3×107 11．4.2×1012；1.25×107；氢的热值大（无污染） 12．30%；； 13．3×108；187.5 14．液体；天平和秒表；温度计上升的示数；4.2×103；逆 15．（1）解：由 知道，1m3 的页岩气完全燃烧后放出的热量是：Q放 =Vq=1m3 ×3.0×107 J/m3 =3.0×107 J； 答：完全燃烧1m3 的页岩气，放出的热量是3.0×107 J； （2）解：由 知道，水的温度变化量是： 所以，理论上水的末温是：t=t0 +△t=30℃+71.4℃=101.4℃， 由于在一个标准大气压下，水在100℃沸腾，且沸腾后吸热温度不变，所以水温最后应是100℃． 答：吸热后，水温度可升高到100℃ 16．（1）解：水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(60℃-20℃)=1.68×107J 答：水吸收的热量是1.68×107J； （2）解：若这些热量由汽油完全燃烧放出的，汽油完全燃烧放出的热量Q放= Q吸=1.68×107J 需要汽油的质量 答：若这些热量由汽油完全燃烧放出的，需要0.37千克的汽油； （3）解：有用功W有=ηQ放=25%×1.68×107J=4.2×106J 小轿车受到的牵引力 答：如果把这些汽油用于小轿车，小轿车发动机的效率为25%，在平直的公路上匀速行驶2km，小轿车受到的牵引力是2100N。 学科网（北京）股份有限公司 $$