14.4 跨学科：热机效率和环境保护-2025-2026学年沪科版物理九年级上学期

第十四章　内能与热机 第四节　跨学科:热机效率和环境保护 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1. 煤油的热值为4.6×107J/kg,其物理意义是　　　　 　　　　　　　,当煤油的质量减少为原来的一半时,剩余煤油的热值为 　　　　J/kg｡　 2. 关于q=的理解,下列说法正确的是 (　　) A. 热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比 B. 燃料燃烧不充分时,部分能源将被浪费掉,热值将减小 C. 当燃料未燃烧时,其热值为零 D. 某种燃料的热值大小与是否充分燃烧无关 1kg煤油完全燃烧放出的热 量是4.6×107J 4.6×107 D 3. 甲､乙两台汽油机,甲的效率为35%,乙的效率为25%,这两个数据表示 (　　) A. 甲做的功比乙多 B. 甲的功率比乙大 C. 在相同时间内甲燃烧的汽油比乙多 D. 消耗相同的汽油时,甲做的有用功比乙多 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4. 为节约能源,需提高热机的效率,下列措施不能提高效率的是 (　　) A. 尽量使燃料充分燃烧　 B. 尽量减少热机部件间的摩擦　 C. 尽量减少废气带走的热量 D. 尽量增加热机的工作时间 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5. 如图所示为A､B两种燃料完全燃烧释放的热量Q与其质量 m的关系图像,从图中可看出A燃料的热值　　 　　B燃料的 热值;同等质量的A､B燃料完全燃烧,B放出的热量　　 　A 放出的热量｡(选填“大于”“小于”或“等于”) 小于 大于 (第5题) 解析:由图可知,A､B质量相同时,QA<QB,根据q=可得,qA<qB,即A燃料的热值小于B燃料的热值;若A､B燃料质量相等,且都完全燃烧,根据Q放=mq可知,QA<QB,即B放出的热量大于A放出的热量｡ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 6. 某柴油机的能量流向如图所示,其中内能输入为1kg柴油完全燃烧放出的能量,从能量流向图可以得出,该柴油机的效率为　　　　,柴油的热值为　　　 　J/kg｡ 30% 4.3×107 解析:1kg柴油完全燃烧放出的能量Q放=3.01×107J+1.29×107J= 4.3×107J,该柴油机的效率η=×100%=×100%=30%;由公式Q放=mq得柴油的热值q===4.3×107J/kg｡ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 7. 柴油机的效率比汽油机的效率高,主要原因是 (　　) A. 柴油的热值比汽油的热值大 B. 柴油机和汽油机的点火方式不同 C. 汽油机的做功冲程用电火花点燃的方式,浪费了一部分能量 D. 做功冲程中柴油机气缸内的燃气产生的压强和温度比汽油机里的高 D 解析:柴油机的效率比汽油机的效率高,主要是因为柴油机在压缩冲程中,压缩的程度比汽油机大,燃烧更充分,燃气产生的压强更大,温度更高｡故选D｡ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8. 有甲､乙两辆汽车,使用相同品质的汽油,在水平高速公路上匀速行驶时动力相同｡甲车行驶50km消耗的汽油为4L,乙车行驶100km消耗的汽油为7.3L,则这两台汽车的效率η的大小关系为 (　　) A. η甲=η乙 B. η甲>η乙 C. η甲<η乙 D. 条件不足,无法判断 C 解析:甲､乙两车在水平高速公路上匀速行驶时动力相同,甲车行驶100km,耗油4L×2=8L,乙车行驶100km,耗油7.3L,两车做的有用功相同,故甲车的效率小于乙车的效率,即η甲<η乙｡选C｡ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9. 下列关于热机和环境保护的说法中正确的是 (　　) A. 热机的大量使用会造成环境污染 B. 所有的热机都用汽油作为燃料 C. 汽车排出的尾气都是有毒气体 D. 热机所产生的噪声可以被热机上的消声器完全消除 A 解析:热机的大量使用,会造成噪声污染和空气污染,A对｡ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10. 木柴､焦炭､木炭等都是常用的燃料,对它们取不同质量进行完全燃烧,得到了如表所示的数据: 燃料的 质量/g 燃料完全燃烧放出的热量 Q木柴/J Q焦炭/J Q木炭/J 100 1.2×106 3.0×106 3.4×106 200 2.4×106 6.0×106 6.8×106 300 3.6×106 9.0×106 10.2×106 400 4.8×106 12.0×106 13.6×106 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (1) 从表中的数据可以得到,相同质量的不同燃料,它们完全燃烧所释放的热量是　　　　的;对于同一种燃料,质量越大,完全燃烧所释放的热量越 　　　　｡　 (2) 从表中的数据还可以看出,对于同一种燃料,　　　　 　　　和 　　　　　　的比值是不变的｡这个不变的比值,反映了燃料本身的一种性质,物理学中把它称为　　　　｡它是用来描述燃料完全燃烧时,释放热量能力大小的物理量｡　 不同 多 完全燃烧放出的热量 燃料的质量 热值 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (3) 完全燃烧0.01m3的天然气放出的热量是　　　　J;如果这些热量完全用于加热水,可使　　　　kg的水温度升高10℃;实际加热这些水所燃烧的天然气比上述要多许多,原因是用燃气灶烧水时,除了水吸收热量外,一部分传给了盛水的容器,另外一部分传给了　　　　　　　　(写一个即可)｡[q天然气取4.2×107J/m3,c水=4.2×103J/(kg·℃)]　 (4) 在烧水过程中,人们关心的是燃烧天然气所放出的热量中有多少被水吸收｡为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例,物理中引入　　　　来描述,我们总是希望它的值越　　　　越好｡ 4.2×105 10 空气(或燃气灶) 热效率 大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析:(1) 由表格中数据可知,完全燃烧质量相同的木柴､焦炭､木炭放出的热量不同;对于同一种燃料,质量越大,完全燃烧所释放的热量越多｡(2) 对于同一种燃料,完全燃烧放出的热量与燃料的质量成正比,即放出热量与质量的比值不变;物理学中用热值表示燃料的这一特性｡(3) 完全燃烧0.01m3的天然气放出的热量Q放=Vq天然气=0.01m3×4.2×107J/m3= 4.2×105J;由于Q吸=Q放,由Q=cmΔt得,水的质量m== =10kg;天然气完全燃烧放出的热量一部分被水吸收,还有一部分会被容 器､空气等吸收｡(4) 为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例,物理中引入的是热效率的概念,能量损失越少,热效率越高,便能节约能源,减小对环境的破坏｡ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 11. 近年来,我国部分省份开始推广使用乙醇汽油,乙醇汽油由乙醇与汽油以1∶9(体积比)的比例混合而成,已知汽油的热值q汽油取3.3×107J/L,乙醇的热值q乙醇取2.4×107J/L,设混合后总体积不变,请计算乙醇汽油的热值｡ 解析:设乙醇汽油的体积为V,由于混合后总体积不变,根据Q=qV得,汽油完全燃烧放出的热量Q汽油=V×90%×q汽油=0.9Vq汽油,乙醇完全燃烧放出的热量Q乙醇=V×10%×q乙醇=0.1Vq乙醇,所以,乙醇汽油的热值q乙醇汽油= ==0.9q汽油+0.1q乙醇=0.9×3.3×107J/L+0.1× 2.4×107J/L=3.21×107J/L｡ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12. 跨学科实践·日常生活 (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｡假设平遥古城到五台山全程约为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｡ (1) 汽车平均速度v===90km/h｡ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (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｡ (2) 消耗汽油的质量m=ρV=0.8×103kg/m3×25×10-3m3=20kg;燃烧释放的热量Q=qm=4.5×107J/kg×20kg=9×108J｡ (3) 汽车发动机做的机械功W=Pt=25×103W×4×3600s=3.6×108J;发动机的机械效率η=×100%=×100%=40%｡ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 $$