初中第2节 热机的效率课时练习

这是一份初中第2节 热机的效率课时练习，共10页。试卷主要包含了下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
基础巩固
1．在热机里,用来做_______的那部分能量,与燃料_______放出的能量之比,叫做热机的效率.
【答案】有用功;完全燃烧
【解析】热机的效率是有用功和燃料完全燃烧放出的能量之比，和机械效率的符号相同，不同的热机效率一般不同。
2．1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫热值，符号为q，单位是 。热值与燃料的质量 （选填“有关”或无关）；燃料完全燃烧放出热量计算Q＝ 。
【答案】J/kg或J/m3；qm或Q＝qV。
【解析】热值是指1kg（或1m3）的某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。单位：J/kg或J/m3，热值是燃料本身的特性，与质量无关；
燃料完全燃烧放出热量的计算公式：Q＝qm或Q＝qV。
3．质量相同的两种燃料，密度大的，体积 ；它们完全燃烧时，热值大的，放出的热量 。
【答案】小，多
【解析】由公式V＝m/ρ可知：质量相同的不同物质，密度大的，体积小。
由公式Q＝mq可知：质量相同的两种燃料，完全燃烧时，热值大的，放出的热量多。
4．国家“西气东输”工程正源源不断地向我市输送清洁能源——天然气。天然气燃烧时，可以将________能转化为内能。已知天然气的热值为4×107J/m3,则每输送100m3的天然气，完全燃烧后就相当于向我市输送了_____________J的能量。
【答案】化学；4×109
【解析】天然气燃烧时将化学能转化成内能；
每输送100m3的天然气，完全燃烧后产生的能量：Q＝qV＝4×107J/m3×100m3＝4×109J。
5．在常温常压下，完全燃烧 酒精放出的热量可以使10kg水的温度升高50℃（假设酒精燃烧放出的热量完全被水吸收，酒精热值为3.0×107J/kg）
【答案】0.07kg
【解析】水吸收的热量：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×50℃＝2.1×106J，
由题知，Q放＝Q吸＝2.1×106J，
∵Q放＝mq，
即：2.1×106J＝m×3.0×107J/kg，
解得：m＝0.07kg。
6．在挑选汽车时,发动机效率的高低是区分汽车优劣的重要指标之一.有经验的司机可以通过闻尾气的气味做出初步的判断.输出功率相同时,汽油味越淡,汽车发动机效率越 ,原因是
.
【答案】高; 燃料燃烧充分、效率高
【解析】输出功率相同的汽车,燃烧相同的汽油(总能量相同),汽油味越淡,说明燃烧的越充分,燃烧放出的热量越多,转化成的有用功越多,发动机的效率越高.
7．如图为火箭发射的场景，火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的 大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为 能，再转化为火箭的机械能，这个过程中火箭的机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。
【答案】热值；内；不守恒
【解析】（1）运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较大的热值，完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量；并且所需的液态氢的体积小，便于储存和运输。
（2）火箭发射升空时，燃料通过燃烧将化学能转化为燃气的内能，燃气对火箭做功，又将内能转化为火箭的机械能，使得火箭的机械能增大，所以机械能不守恒。
8．用煤气灶把2kg，初温为30℃的水烧到80℃，消耗了20g煤气，已知水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值为4.2×107J/kg，则水吸收的热量为 J，煤气完全燃烧放出的热量为 J，煤气灶烧水的效率为 %
【答案】4.2×105；8.4×105；50
【解析】（1）水吸收的热量为：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（80℃﹣30℃）＝4.2×105J，
（2）煤气完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝0.02kg×4.2×107J/kg＝8.4×105J，
（3）煤气灶烧水的效率：
η=Q吸Q放×100%=4.2×105J8.4×105J×100%＝50%
9．如图所示是四冲程汽油机的 冲程，该冲程中，汽缸内燃气的内能 （选填“变大”“变小”“不变”）；0.5kg汽油完全燃烧后放出热量的42%被质量为100kg、初温为25℃的水吸收，可使水温升高到 ℃。[q油＝4.6×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
【答案】做功；变小；48℃
【解析】图中，两个气阀关闭，火花塞喷出电火花，活塞向下运动，是做功冲程，在这一过程中化学能转化为内能再转化为机械能，汽缸内燃气的内能变小；
完全燃烧0.5kg汽油放出的热量42%被吸收，
Q放＝m汽油q汽油＝0.5kg×4.6×107J/kg＝2.3×107J；
根据Q吸＝42%Q放＝42%cm△t可知，
水升高到的温度为：
△t=Q吸cm=42%×Q放c水m=2.3×107J/(kg⋅℃)×42%4.2×103J/(kg⋅℃)×100kg=23℃，
t＝t0+△t＝25℃+23℃＝48℃。
10．下列说法正确的是（ ）
A．热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多
B．物体的温度不变，它的内能一定不变
C．物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量
D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
【答案】C
【解析】解：A、燃料燃烧放出热量的多少，与燃料的热值、质量和燃烧程度有关，故A错误；
B、晶体熔化时，物体不断吸热，其内能增大，但是温度保持熔点不变，故B错误；
C、物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量，也可能外界对物体做了功，故C正确；
D、热量是从高温物体向低温物体传递的或者从物体的高温部分传向低温部分，内能大的物体温度不一定高，故D错误。
11．我国随着航天事业发展需要，正在研制大功率液氢发动机。这种发动机主要是因为氢是有（ ）
A．较小的密度 B．较大的比热容
C．较高的热值 D．较低的沸点
【答案】C
【解析】火箭燃料燃烧， 必须释放很大的能量。根据这个需要，选择液氢来做燃料，原因就是热值比较大。
12．某机器的能量流向图如图所示，据此推测该机器可能是（ ）
A．热机B．电动机C．发电机D．电热水器
【答案】B
【解析】图该机器将一部分电能转化成了机械能，还有一部分电能转化成了内能，
A、热机工作时将内能转化为机械能，故A不符合题意；
B、电动机是将大部分的电能转化为了机械能，还将一少部分电能转化为了内能，故B符合题意；
C、发电机工作时将其它形式的能转化为电能，故C不符合题意；
D、电热水器工作时将电能转化为内能，不产生机械能，故D不符合题意。
13．甲柴油机的效率比乙柴油机的效率低,这表明( )
A.甲的功率比乙小B.甲做的功比乙少
C.甲消耗的柴油多D.甲柴油机内能转化成机械能的百分比小
【答案】D
【解析】将功率与效率混淆,误认为效率低的机械其功率小,A错误;忽略了总功一定的条件,得出甲做的功比乙少,或甲消耗的柴油多的结论,B,C错误;根据热机效率定义可知,甲热机的效率低,说明用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所放出的能量的百分比小,D正确.
14．关于热机的效率,下列说法中正确的是( )
A.已经有热机的效率达到100%B.热机的效率在不久的将来就会达到100%
C.热机的效率都在8%~45%之间D.随着技术的进步,热机的效率还会进一步提高
【答案】D
【解析】热机在工作时,废气会带走一部分热量、燃料不可能完全燃烧、克服部件之间的摩擦会消耗能量等,所以热机的效率不可能达到100%,A,B错误;不同热机其效率不同,汽油机的效率比柴油机的效率低,并不是所有的热机效率都在8%~45%之间,C错误;随着技术的进步,提高燃料利用率、减少能量损耗,热机的效率还会进一步提高,D正确.
15．为了提高热机效率,可采取的措施是( )
A.采用热值高的燃料B.降低热机功率
C.保证良好的润滑减少摩擦D.以上措施都可以
【答案】C
【解析】采用热值高的燃料,其利用率不一定高,不一定能提高热机的效率,A错误;降低热机的功率,减少热机在单位时间内做的功,其效率不一定提高,B错误;保证良好的润滑,减小摩擦,可以减少因摩擦损失的能量,可以提高热机的效率,C正确.
能力提升
16．如图所示，小明在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团硝化棉，用力将活塞迅速下压，棉花被点燃，此过程的能量转化方式与柴油机的 冲程相同。小明参加了一次长跑，身体消耗的能量约为8.4×106J，这些能量相当于完全燃烧 m3的天然气，若天然气完全燃烧放出的热量有50%被水吸收，则在标准大气压下这些热量可将 kg、20℃的水烧开。（c水＝4.2×103J/（kg•℃）；q天然气＝4×107J/m3）
【答案】压缩；0.21；12.5
【解析】（1）在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团硝化棉，用力将活塞迅速向下压，棉花被点燃，这是因为压缩筒内空气做功，使空气的内能增加；
该实验中，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，与内燃机的压缩冲程的能量转化方式相同。
（2）由题可知，天然气完全燃烧放出的热量等于身体消耗的能量，
由Q放＝Vq得，需要天然气的体积：
V=Q放q天然气=8.4×106J4×107J/m3=0.21m3；
（2）水吸收的热量：
Q吸＝50%Q放＝50%×8.4×106J＝4.2×106J，
由Q吸＝cm△t得，水的质量：
m=Q吸c水△t=4.2×106J4.2×103J/(kg⋅℃)×(100℃−20℃)=12.5kg。
17．一台汽油机的热机效率为25%,表示的意思是 的那部分能量在
能量中占 .用这台汽油机工作时,完全燃烧2 kg的汽油可做有用功 J.(汽油的热值为4.6 ×107 J/kg)
【答案】热机用来做有用功；燃料完全燃烧放出的总；25%；2.3×107
【解析】一台汽油机的热机效率为25%,表示的意思是热机用来做有用功的那部分能量在燃料完全燃烧时放出的总能量中占25%;完全燃烧2 kg的汽油放出的热量:Q放=mq=2 kg×4.6×107 J/kg=9.2×107 J;由η=W有Q放×100%得:可做有用功为:W有=ηQ放=25%×9.2×107 J=2.3×107 J.
18．关于燃料的热值，以下说法中正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关
B．燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值
C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大
D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
【答案】A
【解析】A、燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关，符合题意。
B、燃烧1干克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值，必须是完全燃烧放出的热量，才是燃料的热值， 不符合题意。 C、燃料燃烧时， 质量越大，热值越大∶ 热值与质量无关，只与燃料种类有关，不符合题意。
D、燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小.燃料不完全燃烧时放出的热量不能称之为热值， 不符合题意.
19．近几年煤炭价格较高，少数不法商贩将煤矸石、破碎石掺在优质煤中高价销售，客户为不上当，最恰当的方法是检测煤的（ ）
A．温度 B．质量 C．热值 D．比热容
【答案】C
【解析】热值是燃料的一种特性，是指1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时放出的热量越多，掺假后煤的热值降低，所以可以用热值来区分。而从比热容、质量、温度无法区分。
20．为了提高热机效率，可采取的措施是（ ）
A．采用热值高的燃料 B．降低热机功率
C．保证良好的润滑减少摩擦 D．以上措施都可以
【答案】C
【解析】采取热值高的燃料，其利用率不一定高，所以不一定能提高热机的效率;降低热机的功率，减少热机在单位时间内做的功，其效率不一定提高。
保证良好的润滑，减小摩擦，可以减少因摩擦损失的能量，所以可以提高热机的效率。
21．如图所示表示汽油机的能量流向,对照此图,下列说法不正确的是( )
A.废气的排放所占比例最大,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利用率
C.该汽油机的热机效率为76%
D.该汽油机的能量利用率为30%
【答案】C
【解析】热机的效率是指有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比,要提高其效率,应尽量减少能量损失.由图示可知,废气带走了大部分能量,所以减少该部分的能量损失是提高热机效率的有效手段,A正确;冷却水带走的热量仅次于废气带走的热量,所以冷却水能量的二次利用可以提高能量利用率,B正确;该汽油机的热机效率η=100-33%-30%-7%=30%,C错误,D正确.
22．试着完成下表“汽油机与柴油机的不同点 ”
【答案】
【解析】见答案，（其他答案合理亦可）
23．某汽车公司组织了一次新车型节油大赛,比赛分两组:第一组使用A型车(排量1.2升),第二组使用B型车(排量2.0升),A,B型车外观和体积相同,属于同一产品系列.
(1)你认为下列评价方式中不能作为比赛评价标准的是 .
A.消耗相同体积的汽油,比谁行驶的路程长
B.行驶相同的路程,比谁消耗的汽油体积少
C.行驶相同的路程,比谁用的时间短
D.用行驶的路程消耗汽油的体积的比值大小作比较
(2)下表是三位车手的比赛成绩,第一组比赛中最节油的选手是 .
(3)从本次比赛数据看, 型车比较节油.
【答案】(1)C (2)陈超 (3)A
【解析】(1)行驶路程与时间的比值是速度,不影响油耗高低.(2)第一组三位选手在消耗相同体积汽油的情况下,陈超行驶的路程远,所以第一组比赛中最节油的选手是陈超.(3)A,B两种车型中,消耗相同体积汽油的情况下,A型车行驶的路程远,所以A型车比较节油.
24．如图是新农村建设中广泛使用的一种小型农用柴油机，铭牌部分信息如下表所示，其中活塞行程是指一个冲程活塞移动的距离。该柴油机为单缸四冲程内燃机，压缩冲程中气缸内气体内能增加是通过 方式实现的；正常工作1min，柴油机输出的有用功 J，消耗柴油 kg，做功冲程中燃气对活塞的平均压力为 N。（q柴油＝4.0×107J/kg）
【答案】做功；4.8×105；0.03；4000
【解析】（1）柴油机的压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物做功，活塞的机械能转化为气缸内气体的内能；
（2）根据P=Wt知柴油机输出的有用功为：
W＝Pt＝8×103W×60s＝4.8×105J；
根据效率公式η=WQ放得燃料完全燃烧放出的热量为：
Q放=Wη=4.8×105J40%=1.2×106J；
利用Q＝mq知消耗柴油的质量为：
m=Q放q柴油=1.2×106J4.0×107J/kg=0.03kg；
飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮1min转动2400周，要对外做功1200次，
一次做功为：
W′=Wn=4.8×105J1200=400J
做功冲程中燃气对活塞的平均压力为：
F=W's=400J100×10−3m=4000N。
25．某研究小组为测量垂直于太阳光的面积为1米2表面上，每秒钟接收到的太阳能，用自制太阳能热水器做实验，经多次试验得到自制太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%．控制太阳能热水器接受太阳光垂直照射的面积始终是2米2，太阳能热水器内的水的质量为100千克，水的初温为20℃，经8400s时间后上升到45℃【c水＝4.2×103J/（kg•℃）】。请计算：
（1）在上述过程中太阳能热水器内的水吸收热量是多少焦耳？
（2）垂直于太阳光的1米2表面上，每秒钟接受到的太阳能是多少焦耳？
【答案】（1）1.05×107J（2）1250J
【解析】（1）水吸收的热量：
Q＝cm△t＝cm（t2﹣t1）＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（45℃﹣20℃）＝1.05×107J；
（2）W光=Qη=1.05×107J50%=2.1×107J，
则每平方米接收的太阳能：W=W光S=2.1×107J2m2=1.05×107J，
垂直于太阳光的1m2表面上，每秒钟接受到的太阳能是：
W0=Wt=1.05×107J8400s=1250J。
答：（1）太阳能热水器内的水吸收热量是1.05×107J。
（2）垂直于太阳光的1m2表面上，每秒钟接受到的太阳能是1250J。项目
汽油机
柴油机
不
同
点
燃料


气缸、构造


吸入工作物质


压缩比
4～6
15～18
点燃方式


效率


优缺点


相同点

项目
汽油机
柴油机
不
同
点
燃料
汽油
柴油
气缸、构造
气缸比较短，上方有一个火花塞
气缸比较长，上方有一个喷油嘴
吸入工作物质
汽油与空气的混合气
空气
压缩比
4～6
15～18
点燃方式
点燃式
压燃式
效率
25%～40%
35%～45%
优缺点
汽油机振动小、转速高，适用于轿车和轻型车辆
柴油机功率大，经济性能好，适用于卡车和大型客车
相同点
将内能转化为机械能；燃烧化石燃料。
组别
选手
驾驶车型
消耗汽油(升)
行驶时间(分钟)
行驶路程(千米)
第
一
组
马健
A型
1
23.2
20.23
董杰
A型
1
28.6
22.59
陈超
A型
1
27.5
22.80
第
二
组
马健
B型
1
15.3
17.68
董杰
B型
1
18.2
19.10
陈超
B型
1
17.3
18.25
型号
HR05b
活塞行程
100mm
转速
2400r/min
输出功率
8kW
效率
40%