第十三章 第四节 热机效率和环境保护-【中考123】2024-2025学年九年级上册物理全程导练（沪科版）

第十三章 内能与热机 第四节 热机效率和环境保护 课时 7. 提高热机效率的主要途径是减少 课前导学 的各种能量损失。首先要减少 - 损失;其次是尽量减小机械 课前热身 损失,并保证良好的润滑减小 ,以减 无论是烧菜做饭,还是奔驰的汽车与火车, 少能量损失。 从原 甚至是直入苍弯的火箭,都离不开燃料。 8.一个含0.6kg无烟煤的蜂窝煤,能烧开5瓶 始人类学会用火的那天起,至今人们使用的能 水。而0.6kg的液化气可以供普通人家一天 量绝大部分还是通过燃料燃烧获得的。那么燃 做饭、烧开水、洗澡用水。可见,不同燃料的热 料燃烧究竞释放了多少能量呢?释放的能量又 值不同。若无=3.4x10J/kg,5瓶水的 有多少用来做了有用功呢?以及燃料的燃烧对 质量是9kg,要将这些水从20C烧开(在一 环境会造成哪些影响呢?课下查阅资料,寻找 个标准大气压下),那么这个煤炉的效率约是 减少燃料燃烧对环境影响的方法 多少? 自主学习 自学教材P50~53,完成下列问题。 1.某种燃料 放出的热量与所用该燃料 的 之比,叫做这种燃料的热值。热 值用字母 表示,单位是 对于气体燃料而言,热值则是某种燃料 放出的热量与所用该燃料的 之比,对应单位是 2.质量为n的燃料完全燃烧释放的热量0 体积为V的燃料完全燃烧释放的 热量0= 3.液化石油气的热值是4.9x10 J/m ,其物 即即 理意义是 却识点导练 完全燃烧5m的液化 的热量。 知识点1:燃料的热值 石油气可以产生 4.火箭常用液态氢气作燃料,其原因是 1.四口之家分别单独使用不同种类的燃料时的 平均月消耗量;木柴约为200kg.烟煤约为 5.热机运转中, 与 80kg,液化石油气约为30kg,煤气约为 60kg。这四种燃料中,热值最高的是( 的比值称为热 _~_ A.液化石油气 机效率。 B.煤气 C.烟煤 6.煤和石油在燃烧时生成的气体中含有大量的 D.木柴 二氧化碳、二氧化疏和氮氧化合物等,燃料的 2.现代火箭用液态氢作燃料,是因为它具有 ( 不完全燃烧还会产生粉尘和一氧化碳,这些 __~ 和 A.较大的比热容 排放到空气中,会严重 B.较低的沸点 污染大气。 C.较大的热值 D.较高的凝固点 见此图标国抖者/微信扫码 领取你的考场冲刺攻路! 39 物理·护科版·九年级上册 3.干木柴的热值是1.2x10J/kg.它的物理意 2.(长沙一模)阅读下面短文,回答文后问题 义是 APEC蓝 完全燃烧4kg的于木柴,能 北京进入“APEC”期间,北京及周边5省 放出 的热量。 市实施了最高一级重污染应急减排措施,减 4.已知酒精的热值为y.质量为n.则酒精完全 少污染物积累,减缓空气污染加剧速度,效果 燃烧一半放出的热量为 剩余酒精的 逐渐显现。11月以来,北京的空气质量明显 热值为 好转,北京市环保监测中心监测数据显示, ②知识点2:热机效率 11月3日上午8点,北京市城六区PM2.5浓 1.(十堰中考)如图是某内燃机能量流向图,该 度为每立方米37微克,和平时PM2.5浓度 内燃机的热机效率是 ( _~ 最高达每立方米993微克相比,已是天壤之 A.25% 进 别,接近一级优水平,天空也逐渐变蓝,被市 B.40% 10 2 民称为“APEC蓝” C.75% (1)PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5m D.35% 的颗粒物,也称为可入肺颗粒物,它的直径 2.某校学生在学习了热机效率与环境保护以 后,组织兴趣小组调查学校几种炉烛的能量 利用效率。他们发现学校的一个老式锅护在 有毒、有害物质,因而对人体健康和大气环 烧水时,经常冒出大量的黑烟,且烧水时锅炉 境质量影响巨大。PM2.5颗粒在空气中的 运动 周围的温度很高,锅炉的效率很低。 (填“是”或“不是”)分子无 (1)请你根据调查中的现象分析此锅炉效率低 规则运动。 的原因,并提出相应的改进措施 (2)文中提到“PM2.5浓度”,根据题中相 (②要减少烟气带走的热量,可以采用什么 关介绍,“浓度”对应着物理学中的 办法? (填物理量名称)。 (3改善雾霾天气的关键是减少污染源,请结 合自己的生活经验提出一条可以减轻对空 气的污染从而减少雾霾出现的建议 2川组台作展练 知识点3:环境保护 展练 某家用燃气热水器将质量为100kg、温 1.下列关于热机和环境保护的说法中,正确的是 度为20C的自来水加热到50C,消耗的天然 ) 气体积为1m(假设天然气完全燃烧)。已知水的 A.热机的大量使用会造成环境污染 比热容为4.2x10J/(kg·C),天然气的热值 为3.3x10J/m。求: B. 所有的热机都用汽油作燃霜 “二二 C.汽车排出的尾气都是有毒气体 (1)天然气完全燃烧放出的热量。 D.热机所产生的噪声,可以被热机上的消声 (②)水吸收的热量。 器完全消除 (③)该热水器工作的效率。 P 0 见此图标国抖号/微信扫码 领取你的考场冲刺攻路! .......... 第十三章 内能与热机 【思路导航】(1)根据0。三m0可求出天然气完全 D此过程中水吸收的执量。 燃烧放出的热量;(②)根据。=cm(-L)可求 (②4.2g酒精完全燃烧放出的热量。 出水吸收的热量;(3)水吸收的热量跟天然气完 (3)酒精灯烧水时的效率。 全燃烧放出的热量之比等于热水器的效率。 【解】 #课后分级l练 偷 利用公式0=Vq(或0.=mq)与= - cm△t=cm(t一1)进行综合计算时,注意利用 A级·础过天葫练 等量关系0。三n。进行求解。 1.关于热值的概念,下列说法中正确的是 自我展练 ( ~ 1.某中学为学生供应开水,用锅炉将200kg的 A.任何物质都有热值 水从25°C加热到100C.燃烧了6kg的无烟 B.燃料燃烧时才有热值 煤。水的比热容是4.2x10J/(kg·C),无 C.燃料的热值与燃料是否完全燃烧无关 烟煤的热值是3.4x10J/kg。求: D.燃烧时放出热量多的燃料热值大 (1)锅炉内的水吸收的热量。 2.关于热机的效率,下列说法中正确的是 (2)无烟煤完全燃烧放出的热量 _ __~ ③)此锅炉的效率。 A.热机的效率有可能等于1 B.热机的效率一定小于1 C.热机的效率越高,其损失的能量越多 D.热机的效率越高,对环境的影响越大 3.燃料燃烧排放的烟尘、废气中,所含的主要有 害成分是 ( ) A.一氧化碳 B.二氧化疏及氮氧化合物 C.粉尘 2.某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的效率 D.二氧化碳 他们用酒精灯给100g的水加热,经过一段时 4.一台柴油机,有mkg柴油完全燃烧时,放出7.5 间测得水温升高了60C、消耗了4.2g酒精 x10{J的热量,其中损失了4.5x10{J的能 已知水的比热容为4.2x10J/(kg·C).酒 量,则该柴油机的效率是 ) A.30% 精的热值为3x10J/kg。求; B.40% C.48% D.60% 见此图标国抖者/微信扫码 领取你的考场冲刺攻路! 物理·泸科版·九年级上册 5.一台内燃机运行时,各种能量损耗大致为:气 ②若分别用煤炭、煤气、天然气做燃料,根据 缸散热损失占25%,废气带走的能量占 课本中的知识和你生活时的经验,简述以 30%,摩擦等机械损耗占10%,则它的机械 上三种燃料中使用哪种燃料对大气污染 效率为 程度最重,以及它对大气的污染物主要是 6.酒精的热值是3x10J/kg,若要获得9x10$ 什么? 的热量,至少需要燃烧 kg的酒精。 = 旧级·能力握升独题 7.双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料,以下 说法正确的是 ( A.燃料的热值越大,燃烧时放出的热量越多 B.以天然气为燃料,汽车发动机的效率可以 达到100% C.在压缩冲程中,燃料混合物的温度升高,内 能增大 D.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的 C级·探究创新烈点 热值小 11.国产165型单缸四冲程汽油机的气缸直径为 8.(多选题)关于比热容和热值,下列说法正确 60mm.活塞冲程长60mm.满负荷工作时做 的是 ) 功冲程燃气的平均压强为1.0x10*Pa.飞轮 A.冰熔化成水,它的质量、比热容都不变 的转速是1500v/min. B. 燃料完全燃烧时和不完全燃烧时热值相后 (1求这种汽油机满负荷工作时做功的功率。 C.一桶汽油用去一半,比热容和热值都不变 (不计摩擦损失,n取3) D.燃料热值越大,燃烧时温度越高 ②如果满负荷工作时每分钟消耗12g汽油, 9.(连云港期中)如图所示是为了比较酒精和 这种汽油机的效率是多少?(汽油的热值为 碎纸片燃烧时放出热量多少的实验装置。在 4.6x10J/kg) 两相同规格的烧杯中装有质量相等的水,取 相等的酒精和碎纸片分别放入两个燃 烧I中,点燃后对烧杯中的水加热,直到酒精和 碎纸片完全燃烧。通过比较 ,从而确定酒精和碎纸片的热值大小 关系。 ) 10.某学校每天需要将1000kg.20C的水烧开 = 供师生饮用。水的比热容为4.2x 10*V/(k·C).气压为1标准大气压。 = (1)试计算每天烧开水所需要的热量是多少? 2 见此图国抖者/微信扫码 领取你的考场冲刺攻略! 出.............物理·沪科版·九年级上册·参考答案 C级·探究创新热点 第四节热机效率和环境保护 11.B ①课时 12.解：(1)在最初2mn内，物质处于固态的升温吸热过程， 课前导学·温故知新 因m=0.5kg,e1=2.1×103J/(kg·℃)，△=0℃ 自主学习 (-20℃)=20℃. 1,完全燃烧质量qJ/kg完全燃烧体积J/m 所以，物质吸收的热量： 2.mq Vq Qw=c,m441=2.1×103J/(kg·℃)×0.5kg×20℃ 31m的液化石油气完全燃烧释放的热量是4.9×10？J =2.1×10J: 2.45×10"J 2该物质的吸热功率：P==2,1x0」=175W。 4.氢的热值大 t 2×60￥ 5.对外做的有用功燃料完全燃烧所释放的能量 由图像可知，10-12min内物质处于液态，在t'=2min= 6废气粉尘 1208内，物质温度升高45=10℃， 7.热机工作中燃烧过程中热量摩擦 因吸热功率恒定不变， 8.解：9kg水吸收的热量： 所以吸收的热量：Q'=P'=175W×1208=2.1×10J, Q线=cm本△1=4.2×10J/(kg·℃)×9kg×(100℃- 该物质在液态下的比热容： 9-9-21x10 20℃)=3.024×10°J. m40.5kg×10元=4.2×10'J/(kg·℃)。 0.6kg无烟煤完全燃烧放出的热量： Qt=m无w9=0.6kg×3.4×10J/八kg=2.04×1031, 第三节。内燃机 煤炉的效率： 课时 课前导学·温故知新 里丝×100% ×100%=3024x10」=14.82%。 Q 2.04×102J 自主学习 课堂导练·即学即练 1.内机械直接2.汽油机柴油机 知识点导练 3.气缸活塞火花塞 知识点11.A2.C 4.一个冲程吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程 3.完全燃烧1kg的干木柴，放出的热量是1.2×10J 5.火花塞喷油嘴 4.8×10J 6.①空气②更大更高更大③喷油嘴压燃 4受 9 课堂导练·即学即练 知识点导练 知识点21.D 2,(1)锅炉效率低的原因：①锅炉冒出大量的黑烟说明煤燃烧 知识点11.B2.C3.1005025 不完全：②锅炉周围的温度很高说明向周围散失的热量太 知识点21.D2.A3.火花塞喷油嘴 多。改进措施：①加大送风量，将煤块磨成煤粉，使煤在炉膛 小组合作展练 内尽可能地燃烧完全：②在锅炉的外围包裹一层隔热能力强 展练B 的材料，减少热量散失。 自我展练1.C2.做功排气 (2可以加大受热面积，增加吸收的热量。 易错易混点导学练 知识点31.A 导练D 2.(1)不是(2)密度(3绿色出行、公交出行、大力推行太阳能 课后分级训练·应用与评价 和风能等新能源等（一条即可）。 A级·基础过关精练 小组合作展练 1.B2.A3.C4.D5.做功内能1020 展练解：(1)天然气完全燃烧放出的热量： B级·能力提升妙题 Qt=g=1m3×3.3×10J/m3=3.3×10J: 6.C7.A8.化学能转化为内能做功 (2水吸收的热量： 9.拖拉机能继续前行。汽车的动力是汽油机，点火方式属于点 Q®=cm(2-41)=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(50℃- 燃式，由气缸顶部的火花塞发出电火花点燃缸内气体，电瓶 20℃)=1.26×10J: 坏掉以后无法正常工作：拖拉机的动力是柴油机，点火方式 属于压燃式，喷油嘴向气缸内喷人雾状柴油，遇到超过柴油 3热水器的效率：)号×10%=26x旧二×10% 3.3×10J 着火点的空气自动点燃，即使电瓶坏掉了也能继续工作。 =38%。 C级·探究创新热点 自我展练 10.解：(1)燃气对活塞的平均压力： 1,解：(1)锅炉内的水吸收的热量： F=S=9.0×103Pa×30×10+m2=2.7×103N: Qw=cm(与2-41)=4.2×103J/(kg·℃)×200kg×(100℃- (2燃气对活塞做的功： 25℃)=6.3×107J: W=Fs=2.7×103N×50×10-3m=135J: (26kg无烟煤完全燃烧放出的热量： (31mim内燃气对活塞做功的次数：n=100=900. Q食=mw9=6kg×3.4×103J/kg=2.04×10J: 2 8此锅种的效率：7=号×10%=53X10×10% 汽油机的功率：P=nW_900×135J=2025W。 Q收 2.04×103J 60s =31%。 4 2.解：1)水吸收的热量： 知识点三1，D2.B3.降低减小排气 Q暖=cm*41=4.2×103J/(kg·℃)×0.1kg×60℃=252× 知识点四1.0.45 10J: 2.解：(1)油箱容积：V,=50L=0.05m3, (24.2g酒精完全燃烧放出的热量： 把油箱装满时汽油的质量： Q数=mmw9=4.2×10-’kg×3×101/kg=1.26×105: m1=pV,=0.7×103kg/m3×0.05m3=35kg: (3)酒精灯烧水时的效率： (2快艇匀速行驶的距离：s=46km=4.6×10m. ×100%.252x10 ×100%=20%。 由于匀速行驶，所以牵引力F等于阻力了，故牵引力所做的 1Q 1.26×105J 功：W=Fs=后=1400N×4.6×10°m=6.44×10J: 课后分级训练·应用与评价 (3快艇匀速行驶46km过程中，消耗油的体积： A级·基础过关精练 2=8L=8×10-3m3, 1.C2.B3.B4.B5.35%6.3 8L油的质量： B级·能力提升妙题 m2=p2=0.7×103kg/m3×8×103m3=5.6kg 7.C 8.BC 完全燃烧8L汽油释放的热量： 9.质量温度计示数的变化 Qa=m29=5.6kg×4.6×10J/kg=2.576×10J, 10.解：(1)海天烧开水所需要的热量： 发动机的效率： Qw=cm1=4.2×10'J/(kg·℃)×1000kg×(100℃- 20℃)=3.36×10°J: 8x104-会s00x0降254 (2在煤炭、煤气，天然气中，煤炭对大气污染最严重：它对大 3.解：(1)燃油完全燃烧放出的热量： 气的主要污染物是粉尘，二氧化硫等。 Qt=mq=1×10kg×5×10J/kg=5×10"J: C级·探究创新热点 (2油表中数据可知，飞机以400m/s的速度巡航时，所受阻 11.解：1)活塞的面积 力为4.8×10N,由于飞机匀速飞行 则牵引力：F=f=4.8×10N. 3=㎡=3x(3×60x103=27×103m, 故飞机发动机的输出功率： 燃气对活塞的平均压力： P=F=4.8×10N×400m/s=1.92×10W=1.92 F=pS=L.0×10Pa×2.7×10-3m2=2700N, ×10kW: 一个做功冲程中燃气对活塞做的功： (3)由1)可知：Q=5×10J, W=Fs=2700N×60×10-3m=162J, 已知飞机发动机燃油完全燃烧释放的能量转化为机械能的 飞轮1min转1500转，对外做功750次： 效率为40%，则有用功： We=W×750=162J×750=1.215×10J, W每=40%×Q数=40%×5×10'J=2×10"1, 汽油机的功率：P="4.L215×10」=2025W: 根据表格查出500m/s时的阻力：/✉7.5×10N, 605 由于飞机匀速运动，故牵引力：F'=∫=7,5×I0N, (2每分钟完全燃烧汽油放出的热量： 飞机的最大航程： Q=9m=4.6×103J/kg×12×103kg=5.52×10J, W 2×10"J 汽油机把内能转化为机械能的效率： F 75x10N2.7×10m=2.7×10km =×100%=25x10×100%=2.01%。 本章中考热点追踪 0 5.52×10J 1.B2.C3.A4.C 单元大归纳 5液化扩散6.热传递比热容 知识结构大梳理 7.大气压强做功在水不停息地做无规则运动 动能分子势能温度质量所处的状态做功热传递 8.比热容4.2×109.4.2×100.2 Q 10.机械能转化为内能B 内能质量升商（或降低）温度cm,-)/(g·℃) 11.1)58(2小于(3正确在0-30s内，甲、乙两种液体在 Q=cm△1cm(k2-4)cm(4-)内机械直接 相等的时间内吸收的热量相等，升高的温度相同，由于m甲 动力吸气压缩做功排气两两 完全燃烧 质量J/kg/mQ做=mgQ做=均有用功完全燃烧 <m2,根据c=品可知6，>c2 x100%<充分热摩擦大气噪声烟尘 12.(1)不正确因为完全相同的加热器，加热相同的时间，放出 的热量相同.所以甲、乙两种液体吸收的热量相等 集中污染少无污染 (2质量多(3种类甲 重难点突破追踪 13.解：(1)太阳能热水器中水的质量： 知识点一1.B2.C3.A m=pP*=1×103kg/m3×100×10-3m3=100kg, 知识点二1.C2.A3.甲2.1×10 水吸收的热量： 4.解：(1)牛奶的质量：m4m=250g=0.25kg, Q=cm(2-4）=4.2×10°J/(kg·℃)×100kg×(40℃- 牛奶吸收的热量： 20℃)=8.4×10°J: Q限=C年朝m牛n(t-1m）=2.5×103J/(kg·℃)×0.25kg× (2)油于不计热量的散失，则Q=Q=8.4×10°J, (45℃-15℃)=1.875×10°J: 故要产生相同的热量.需要煤气的体积： (2)由题意知，热水放出的热量：Qt=Q=1.875×10J m=9.,84x101 由Q数=c水m(1-)得，至少需要热水的质量： 91.8x10ym=0.47m2。 1.875×10J 第十三章达标检测卷 mk=c*(e-)-4.2x10J/(kg·℃)×(60℃-45℃) -、1.A2.C3.D4.C5.A6.B7.A8.B9.A10.C 0.298kg。 11.B12.B 5