14.2熱機的效率（解析版）

14.2熱機的效率課后培優(yōu)練課后培優(yōu)練級練培優(yōu)第一階——基礎(chǔ)過關(guān)練1．關(guān)于熱值和熱機效率，下列說法正確的是（）A．使燃料燃燒更充分，可提高熱機效率B．熱機使用的燃料的熱值越大，熱機效率就越高C．1kg汽油在汽缸內(nèi)燃燒放出的熱量，就是汽油的熱值D．火箭升空時燃料燃燒放出的熱量全部轉(zhuǎn)化為機械能【答案】A【解析】A．使燃料燃燒更充分，可以增大有效利用的能量，提高熱機的效率，故A正確；B．熱機的效率是指用來做有用功的能量與燃料完全燃燒產(chǎn)生的能量之比，與燃料的熱值無關(guān)，故B錯誤；C．1kg汽油完全燃燒放出的熱量叫做汽油的熱值，熱值是燃料的一種特性，和燃料是否燃燒、是否完全燃燒、燃料的質(zhì)量等無關(guān)，故C錯誤；D．火箭升空時燃料燃燒放出的熱量一部分轉(zhuǎn)化為機械能，一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，故D錯誤。故選A。2．質(zhì)量為5的汽油用去了三分之一，剩下的汽油（）A．比熱容為原來的三分之一，熱值不變B．熱值為原來的三分之一，比熱容不變C．比熱容保持不變，熱值也保持不變D．比熱容、熱值均變?yōu)樵瓉淼娜种弧敬鸢浮緾【解析】比熱容和熱值是物體本身的屬性，比熱容和熱值的大小與物體的體積、質(zhì)量、形狀都無關(guān)，與物質(zhì)的種類有關(guān)。故選C。3．如圖所示為內(nèi)燃機的能流圖，則內(nèi)燃機的效率可表示為（）A．η＝×100％ B．η＝×100％C．η＝×100％ D．η＝×100％【答案】C【解析】由能流圖可知：燃料完全燃燒放出的熱量為E，有用機械能即有用功為E2，根據(jù)熱機效率的概念內(nèi)燃機的效率可表示為η=×100%=×100%故選C。4．甲、乙兩臺內(nèi)燃機，甲的效率為35%，乙的效率為25%，這兩個數(shù)據(jù)表示（）A．內(nèi)燃機甲做的功比內(nèi)燃機乙做得多B．內(nèi)燃機甲的功率比內(nèi)燃機乙的功率大C．在相同時間內(nèi)內(nèi)燃機甲燃燒的燃油比內(nèi)燃機乙多D．在消耗相同的燃油時，內(nèi)燃機甲做的有用功比內(nèi)燃機乙做的有用功多【答案】D【解析】AB．做功多少和功率的大小以及熱機的效率沒有關(guān)系，故AB不符合題意；C．甲汽油機的效率高于乙汽油機的效率說明做相同的有用功，甲消耗的汽油少，故C不符合題意；D．熱機的效率是指熱機有效利用的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，甲內(nèi)燃機的效率高于乙內(nèi)燃機的效率，說明消耗相同的燃油，甲內(nèi)燃機做的有用功多，故D符合題意。故選D。5．依據(jù)你所學(xué)的熱學(xué)知識，下列說法正確的是（）A．天然氣燃燒越充分，其熱值越大B．發(fā)生熱傳遞時，溫度從高溫物體傳遞給低溫物體C．汽車發(fā)動機用水做冷卻物質(zhì)，是因為水的比熱容比較大D．熾熱的鐵水具有內(nèi)能，冰冷的鐵塊不具有內(nèi)能【答案】C【解析】A．熱值是燃料的一種特性，它只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、燃燒程度、放出熱量的多少以及燃燒溫度的高低等均無關(guān)，故A錯誤；B．發(fā)生熱傳遞時，是高溫物體釋放熱量傳遞給低溫物體，而不是溫度，故B錯誤；C．汽車發(fā)動機用水做冷卻物質(zhì)，是因為水的比熱容比較大，與其他相同質(zhì)量的物質(zhì)相比，升高相同的溫度，吸收更多的熱量，故C正確；D．任何物體都有內(nèi)能，熾熱的鐵水具有內(nèi)能，冰冷的鐵塊也具有內(nèi)能，故D錯誤。故選C。6．有一種節(jié)能型燃?xì)鉅t灶，據(jù)介紹，使用該種爐灶比普通爐灶燒開同樣一壺水可以節(jié)約燃?xì)?0%~15%。這是因為，使用這種爐灶可以（）A．增大燃?xì)獾臒嶂?B．增大燃?xì)獾拿芏菴．降低水的比熱容 D．提高燃?xì)獾娜紵省敬鸢浮緿【解析】A．熱值是燃料的一種特性，與燃料的種類有關(guān)，不能增大燃?xì)獾臒嶂?，故A不符合題意；B．密度是物質(zhì)的一種特性，與物質(zhì)的種類有關(guān)，不能增大燃?xì)獾拿芏?，故B不符合題意；C．比熱容是物質(zhì)的一種特性，與物質(zhì)的種類有關(guān)，不能降低水的比熱容，故C不符合題意；D．燒開同樣一壺水，水吸收的熱量相同，使用節(jié)能型燃?xì)鉅t灶比普通爐灶燒開同樣一壺水可以節(jié)約燃?xì)?0%～15%，說明提高了燃料的利用率，即使用這種爐灶可以提高燃?xì)獾娜紵?，故D符合題意。故選D。7．如圖所示，是汽油機的能量流向圖，對照此圖，下列說法不正確的是（）A．廢氣的排放所占的比例最大，減少該部分能量損失是提高熱機效率的有效手段B．冷卻水能量的二次利用可以提高能量的利用率C．該汽油機工作時汽油沒有完全燃燒，則汽油的熱值會減小D．該汽油機的熱機效率為28%【答案】C【解析】A．廢氣會帶走一部分能量，所以減少該部分能量損失可以有效的提高熱機效率，故A正確，A不符合題意；B．冷卻水會帶走一部分能量，二次利用可以提高能量的利用率，故B正確，B不符合題意；C．熱值是燃料的一種屬性，汽油即使沒有完全燃燒，汽油的熱值也是一定的，故C錯誤，C符合題意；D．該汽油機的熱機效率故D正確，D不符合題意。故選C。8．汽車的發(fā)動機大多數(shù)是內(nèi)燃機，內(nèi)燃機是熱機的一種，下列關(guān)于熱機和環(huán)境保護(hù)的說法，正確的是（）A．熱機排出的尾氣沒有內(nèi)能 B．熱機的效率能達(dá)到100%C．熱機的大量使用會造成環(huán)境污染 D．汽油機的做功沖程是將機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能【答案】C【解析】A．一切物體在任何溫度下都有內(nèi)能，所以熱機排放的尾氣也有內(nèi)能，故A錯誤；B．熱機在工作時不可避免地要損失一部分能量（如散熱、克服機械部件間的摩擦），所以熱機的效率不可能達(dá)到100%，故B錯誤；C．熱機在使用時會排放出一些有害的氣體，會造成環(huán)境污染，故C正確；D．汽油機的做功沖程對外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故D錯誤。故選C。9．2020年11月24日，我國在海南昌航天發(fā)射場，用長征五號運載火箭成功發(fā)射探月工程嫦娥五號探測器?長征五號火箭采用波發(fā)氫液氧推進(jìn)劑，使用液氫作為燃料是因為液氫具有較大的（）A．比熱容 B．熱值 C．熱量 D．內(nèi)能【答案】B【解析】火箭采用液態(tài)氫作為火箭的燃料，原因是液態(tài)氫具有較高的熱值，完全燃燒相同質(zhì)量的氫時，可以放出更多的熱量，故B正確。故選B。10．為比較不同燃料燃燒放熱能力的差異，小明設(shè)計了如圖甲、乙所示的兩組對比實驗，實驗裝置完全相同，實驗中忽略熱量的散失，且兩種燃料燃燒時均勻放熱。（1）組裝實驗裝置時，應(yīng)該由________往________組裝（前兩空均選填“上”或“下”），用石棉網(wǎng)墊在燒杯下加熱的目的是________；（2）實驗中應(yīng)該控制燒杯內(nèi)水的_______、質(zhì)量相同，還應(yīng)控制燃料的________相同，燃料燃燒完后，畫出水的溫度隨時間變化的關(guān)系圖像如圖丙所示。燃料1燃燒5min放出的熱量________（選填“大于”“小于”或“等于”）燃料2燃燒15min放出的熱量；（3）假設(shè)燃料完全燃燒，則燃料1與燃料2的熱值之比為________?！敬鸢浮?/p>

下

上

使燒杯底部受熱均勻

初溫

質(zhì)量

大于

4∶3【解析】（1）[1][2]實驗室需要用火焰的外焰加熱，首先要確定下面的鐵架臺的位置，所以裝置的安裝順序是由下往上。[3]實驗時需要液體受熱均勻，石棉網(wǎng)的作用是使燒杯底部受熱均勻。（2）[4][5]燃料完全燃燒放出的熱量與燃料種類和燃料的質(zhì)量有關(guān)，根據(jù)控制變量法可知，為比較不同燃料燃燒放熱的能力，應(yīng)控制燃料的質(zhì)量相同，同時應(yīng)該控制燒杯內(nèi)液體的質(zhì)量和初溫相同，則燃料燃燒相同時間，根據(jù)液體溫度的變化可以判斷燃料的放熱能力。[6]由圖丙可知，燃料1燃燒5min使相同質(zhì)量的水溫度升高了80℃，燃料2燃燒15min使相同質(zhì)量的水溫度升高了60°C，燃料1燃燒后使水的溫度升高的多，所以燃料1燃燒放熱多，即燃料1放出的熱量大于燃料2放出的熱量。（3）[7]實驗中忽略熱量的散失，兩燒杯中水的質(zhì)量相同，則由公式Q=cm?t可得，二者放出的熱量之比為由公式Q=qm可得，燃料1與燃料2的熱值之比為11．某一型號的房車在一段平直公路上勻速行駛了40km，用時30min，車的總質(zhì)量為4×103kg，受到的阻力為車重的（假設(shè)燃油完全燃燒，燃油密度ρ＝0.8×103kg/m3，燃油熱值q為4.5×107J/kg，g取10N/kg）。求：(1)該房車的行駛速度；(2)該房車牽引力所做的功；(3)已知這一過程消耗燃油，該房車熱機的效率是多少？【答案】（1）80km/h；（2）2×108J；（3）27.8%【解析】解：(1)房車在一段平直公路上勻速行駛了40km，用時30min，則該房車的行駛速度(2)車的總質(zhì)量為4×103kg，受到的阻力為車重的，因為房車在做勻速直線運動，所以牽引力等于阻力，牽引力為則該房車牽引力所做的功(3)這一過程消耗燃油，則燃油完全燃燒放出的熱量則該房車熱機的效率是答：(1)該房車的行駛速度是80km/h；(2)該房車牽引力所做的功是2×108J；(3)已知這一過程消耗燃油，該房車熱機的效率是27.8%。培優(yōu)第二階——拓展培優(yōu)練12．甲、乙兩臺熱機，甲的效率比乙的低，其含義是（）A．甲熱機消耗的燃料多 B．甲熱機比乙熱機做功少C．做相同的有用功，甲損失的能量比乙損失的多 D．甲熱機的功率比乙熱機的小【答案】C【解析】A．甲熱機消耗的燃料多說明做的總功多，但不知道有用功的大小關(guān)系，所以不能確定效率高低，故A不符合題意；B．效率高說明有用功占總功的比值大，不能說明做功的多少，故B不符合題意；C．做相同的有用功時，甲損失的能量比乙損失的多，說明甲消耗的油多，甲的效率低，故C符合題意；D．效率高說明有用功占總功的比值大，功率大表示做功的快，效率與功率沒有聯(lián)系，故D不符合題意。故選C。13．北京國際汽車展覽會于4月21-25日在北京中國國際展覽中心新、老展館同時拉開大幕．某人為了測試汽車發(fā)動機的效率，開車以60Km/h的平均速度行駛了120Km，用去汽油25L，已知汽油的密度為0.7×103kg/m3，熱值為4.6×107J/kg，發(fā)動機的功率為32KW，則該汽車發(fā)動機的效率為A．28.8% B．36.5% C．23.6% D．38%【答案】A【解析】汽車行駛的速度：v＝60km/h，汽車行駛時間：v＝；t＝＝2h＝7200s，發(fā)動機對汽車做的功：W＝Pt＝32.2×103W×7200s＝2.3184×108J，汽油完全燃燒放出的熱量：Q放＝mq＝ρvq＝0.7×103kg/m3×25×10?3m3×4.6×107J/kg＝8.05×108J，汽車發(fā)動機的效率：η＝＝28.8%.故選A.14．甲、乙兩臺汽油機，甲的功率是乙的2倍，甲的效率是30%，乙的效率是20%，那么甲、乙在相同時間內(nèi)所消耗汽油質(zhì)量之比為A．3：4 B．2：3C．3：2 D．4：3【答案】D【解析】【詳解】甲在時間t內(nèi)做的有用功：W甲=P甲t，乙在時間t內(nèi)做的有用功：W乙=P乙t，則由題意可知：P甲：P乙=2：1，η甲：η乙=30%：20%=3：2；甲在時間t內(nèi)消耗的總能量：Q甲=甲在時間t內(nèi)的耗油量：m甲=，同理可以得到乙在時間t內(nèi)的耗油量的表達(dá)式：m乙=，甲乙兩汽油機在相同時間內(nèi)的耗油量之比：m甲：m乙=：=：=：=4：3，故選D。15．將一瓶酒精用去三分之一，則剩余酒精的密度、比熱容和熱值

（

）A．都不變B．都變?yōu)樵瓉淼娜种﨏．熱值不變，密度、比熱容變?yōu)樵瓉淼娜种﨑．熱值變?yōu)樵瓉淼娜种?，密度、比熱容不變【答案】A【解析】密度、比熱、燃料的熱值都是物質(zhì)的一種特性，它們的大小與物體的質(zhì)量和體積均無關(guān)系．酒精用去三分之一后，質(zhì)量減少，體積減小，但物質(zhì)的種類沒有變化，所以密度、比熱和熱值都不變，故選A．16．燃燒1kg煤放出的熱量，是燃燒1kg木柴放出熱量的兩倍多，這主要是因為煤的___________比木柴的大。煤、天然氣等化石能源屬于___________（選填“可再生”或“不可再生”）能源?！敬鸢浮?/p>

熱值

不可再生【解析】【詳解】[1]1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值，燃燒1kg煤放出的熱量，是燃燒1kg木柴放出熱量的兩倍多，說明煤的熱值比木柴的熱值大。[2]煤、天然氣等化石能源短期內(nèi)不可能從自然界得到補充，都屬于不可再生能源。17．質(zhì)量為2kg的某種物質(zhì)溫度從20℃升高到40℃時，吸收的熱量是2.4×104J，該物質(zhì)的比熱容是________J/（kg·℃），如果不考慮熱量散失，需要完全燃燒________kg干木柴來提供熱量。（q木柴＝1.2×107J/kg）【答案】

0.6×103

2×10－3【解析】[1]該物質(zhì)的比熱容[2]如果不考慮熱量散失，需要完全燃燒干木柴的質(zhì)量18．燒開一鍋水，需要吸收完全燃燒0.1kg干木材所放出的熱量，這些熱量若采用天然氣加熱，需要完全燃燒_______的天然氣（已知，）?！敬鸢浮?.03【解析】【詳解】完全燃燒0.1kg干木材所放出的熱量根據(jù)題意可知，天然氣完全燃燒放出的熱量由可知，完全燃燒天然氣的體積19．如圖在“比較質(zhì)量相等的不同燃料燃燒時放出的熱量”實驗中，小華實驗組選用碎紙片和酒精為燃料進(jìn)行了實驗：（1）實驗除了溫度計，還需要的測量工具是________；（2）燒杯中液體的種類________（選填“相同”或“不同”）質(zhì)量________（選填“相等”或“可以不等”）；（3）燃料完全燃燒后，圖甲的溫度計示數(shù)升高較多，則________（選填“酒精”或“碎紙片”）放出的熱量更多；（4）酒精完全燃燒后，將500g水的溫度從20°C升高至70°C，則水吸收的熱量為________J。[c水=4200J/（kg·°C）]【答案】

托盤天平

相同

相等

酒精

105000【解析】（1）[1]實驗是為了探究“比較質(zhì)量相等的不同燃料燃燒時放出的熱量”，故實驗中要稱取相同質(zhì)量的燃料，因此還需要的測量工具是托盤天平。（2）[2]實驗是為了比較質(zhì)量相等的不同燃料燃燒時放出的熱量，故要對質(zhì)量相等的相同的液體進(jìn)行加熱，根據(jù)公式原理，可以通過比較燒杯內(nèi)液體變化量的多少來推斷質(zhì)量相等的不同燃料燃燒時放出的熱量的多少。（3）[3]圖甲的溫度計示數(shù)升高較多，則溫度變化量也較大，根據(jù)公式原理可知，實驗中，酒精放出的熱量更多。（4）[4]水吸收的熱量為20．小陽同學(xué)學(xué)習(xí)了燃料的熱值之后，自己設(shè)計一個實驗來探究酒精和碎紙片的熱值大小。（1）在安裝、調(diào)整實驗器材時，科學(xué)合理的順序是：將燃料放好后，應(yīng)先調(diào)整固定______（選填“鐵圈”或“橫桿”）的位置，再調(diào)整固定好其余的器材；（2）為保證實驗結(jié)論的可靠性，實驗時應(yīng)控制一些物理量相同，這些量是酒精和碎紙片的質(zhì)量、兩杯水的______和水的初溫；（3）小陽實驗時記錄的數(shù)據(jù)如下表所示，已知在相同的加熱設(shè)備下，相同時間內(nèi)，消耗的燃料質(zhì)量相同，通過表中記錄的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)酒精和碎紙片這兩種燃料中，熱值較大的是______；加熱時間/min0123456甲杯水溫/℃25272932343638乙杯水溫/℃25262728293031（4）小陽實驗前用天平分別測出了燒杯中水和兩種燃料的質(zhì)量，并利用記錄的數(shù)據(jù)及公式計算出了水吸收的熱量，他認(rèn)為通過這些數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確地計算出酒精和碎紙片的熱值。他的計算結(jié)果與實際值相比偏______（填“大”或“小”），你認(rèn)為出現(xiàn)這種情況的主要原因是：___________。【答案】

鐵圈

質(zhì)量

酒精

小

見解析【解析】（1）[1]為了利用火焰的外焰加熱，安裝器材時需要先固定鐵圈的位置，然后再調(diào)整其他器材的位置，并且注意溫度計的玻璃泡不要碰到燒杯壁和燒杯底。（2）[2]探究酒精和碎紙片的熱值大小時采用的是控制變量法，需要控制酒精和碎紙片的質(zhì)量、水的質(zhì)量相同。（3）[3]甲、乙兩個裝置中，水的質(zhì)量和初溫相同，由Δ知，末溫高的吸收的熱量較多；在相同的加熱設(shè)備下，相同時間內(nèi)，消耗的燃料相同