課時14.2熱機的效率（練習）（解析版）

PAGEPAGE1第2節(jié)《熱機的效率》同步習題一、選擇題1.釋放化學能的過程不斷地發(fā)生在人體內(nèi)，食物也是一種“燃料”.營養(yǎng)成分在人體細胞里與氧結(jié)合提供細胞組織所需的能量.人體攝入的能量（營養(yǎng)師常稱之為熱量）過多或過少都有損于健康.某種巧克力的營養(yǎng)成分表上標有“每100g能量2000kJ”，該標識的含義與以下哪個物理量含義類似（）A.熱量 B.熱值 C.內(nèi)能 D.比熱容【答案】B【解析】巧克力的營養(yǎng)成分表上標有“每100g能量2000kJ”，該標識的含義為每100g巧克力能夠提供的能量為2000kJ，則1kg提供的能量為20000kJ，即2×107J，可表達為：2×107J/kg；可見其含義與熱值相似，熱值表示1kg燃料完全燃燒時放出的熱量；故ACD錯誤，B正確。2.關于熱機，下列說法正確的是（）A.隨著科學技術的發(fā)展，熱機的效率可達到100%B.四沖程汽油機在工作過程中，進氣門和排氣門同時關閉的沖程是做功沖程和壓縮沖程C.汽油機頂部有噴油嘴，柴油機頂部有火花塞D.柴油機的效率比汽油機的高，這是因為柴油的熱值比汽油的大【答案】B【解析】A.通過技術改造只能提高熱機的效率，但不可能達到100%，故A錯誤；B.壓縮沖程是進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，做功沖程是在壓縮沖程結(jié)束時，火花塞產(chǎn)生電火花，是燃料猛烈燃燒，高溫高壓的氣體推動活塞向下運動，對外做功，此時進氣門和排氣門都關閉，故B正確；C.汽油機頂部有火花塞，柴油機頂部有噴油嘴，故C錯誤；D.柴油機的效率比汽油機的高，主要是因為柴油機為壓燃式，壓縮的程度更高，氣缸內(nèi)溫度更高，能量轉(zhuǎn)化的程度更高，和熱值無關，故D錯誤。故選B。3.關于熱現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A.燃料燃燒時放出的熱量越多，其熱值越大B.沿海地區(qū)比沙漠地區(qū)晝夜溫差小，這與水的比熱容比沙石的比熱容小有關C.熱饅頭放一會兒變涼，這是通過做功改變了饅頭的內(nèi)能D.試管中的水蒸氣把橡皮塞彈出過程中，是水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為橡皮塞的機械能【答案】D【解析】A.熱值是燃料的一種特性，熱值的大小由燃料本身決定，和燒時放出的熱量的多少，故A錯誤；B.沿海地區(qū)水多，內(nèi)陸地區(qū)水少、沙石多，因為水的比熱容較大，白天，相同質(zhì)量的水和沙石比較，吸收相同的熱量，水的溫度升高的少；夜晚，放出相同的熱量，水的溫度降低的少，使得沿海地區(qū)晝夜的溫差小，故B錯誤；C.熱饅頭放一會兒變涼，這是通過熱傳遞改變了饅頭的內(nèi)能，故C錯誤；D.水蒸氣把橡皮塞彈出過程中，水蒸氣的內(nèi)能減少，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為橡皮塞的機械能，故D正確。故選D。4.如圖所示是某教師自制的教具.他在礦泉水瓶的側(cè)壁上鉆一個孔，把電火花發(fā)生器緊緊塞進孔中，實驗時從瓶口噴入酒精并蓋上錐形紙筒，按動電火花發(fā)生器的按鈕，點燃瓶內(nèi)酒精后，紙筒立即飛出.關于此實驗，說法不正確的是（）A.酒精不完全燃燒時熱值不變B.能聞到酒精的氣味說明分子不停的做無規(guī)則運動C.燃氣推動紙筒飛出的過程相當于內(nèi)燃機的壓縮沖程D.紙筒飛出后瓶內(nèi)氣體的內(nèi)能減小，溫度降低【答案】C【解析】A.熱值是燃料的一種特性，其大小只與燃料的種類有關，與燃料是否充分燃燒無關，故A敘述正確；B.能聞到酒精的氣味說明分子酒精分子在永不停息的做無規(guī)則運動，故B敘述正確；C.燃氣推動紙筒飛出的過程相當于內(nèi)燃機的做功沖程，故C敘述錯誤；D.紙筒飛出后瓶內(nèi)氣體的內(nèi)能減小，溫度降低，故D敘述正確.故選C.5.某機器的能量流向如圖所示，據(jù)此推理該機器可能是（）A.熱機 B.電動機 C.發(fā)電機 D.電熱水器【答案】B【解析】由圖示可以看出，這個機器把電能主要轉(zhuǎn)化成的機械能，還有一部分轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能。A.熱機主要是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的機器，故A錯；B.電動機在工作時，主要將電能轉(zhuǎn)化為機械能，還有一少部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B正確；C.發(fā)電機是將機械能轉(zhuǎn)化為電能的機器，故C錯；D.電熱水器主要是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D錯。應選B。6.閱讀下列材料：①擴散現(xiàn)象實質(zhì)是一切物質(zhì)分子都在不停地作無規(guī)則運動；②內(nèi)燃機壓縮沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；③壓縮氣體使氣體溫度升高是通過做功改變物體內(nèi)能；④熱機效率是熱機性能的重要指標之一.以下答案正確的是（）A.①③④正確 B.只有①③正確C.①②正確 D.①②③④正確【答案】A【解析】①分子的運動眼睛無法直接觀察，是通過擴散現(xiàn)象來反映的.擴散現(xiàn)象表明一切物質(zhì)的分子不停地做無規(guī)則運動，故正確；②內(nèi)燃機壓縮沖程是將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故錯誤；③壓縮氣體使氣體溫度升高是通過做功把機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，改變物體內(nèi)能，故正確；④熱機效率是熱機性能的重要指標之一，故正確.①③④正確；7.為了節(jié)約能源，需要提高熱機的效率，下列措施不能提高熱機效率的是（）A.讓燃料與空氣混合充分，使燃料燃燒得比較完全B.盡量增加熱機的工作時間C.盡量減少熱機內(nèi)部各部件間的摩擦D.在設計與制造熱機時要不斷改進與創(chuàng)新，以減少能量的損失【答案】B【解析】ACD.熱機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。所以減少熱量的損失可以提高熱機的效率。使燃料充分燃燒、減少廢氣帶走的熱量、減少熱機部件間的摩擦、在設計與制造熱機時不斷改進與創(chuàng)新，都可以減少熱量的損失，提高效率，故ACD正確，不符合題意；B.增加熱機的工作時間，并不能減少熱量的損失，所以不能提高熱機的效率，故B錯誤，符合題意。故選B。8.質(zhì)量為5kg的汽油，用去一半后，剩下的汽油（）A.密度、比熱容、熱值都變?yōu)樵瓉淼囊话隑.密度不變，比熱容、熱值變?yōu)樵瓉淼囊话隒.密度、比熱容變?yōu)樵瓉淼囊话?，熱值不變D.密度、比熱容、熱值都不變【答案】D【解析】密度、比熱容、熱值三個物理量，是從不同的角度來描述物質(zhì)的特性，同種物質(zhì)的密度、比熱容、熱值只與物質(zhì)的種類和狀態(tài)有關，是一般不發(fā)生變化的量，質(zhì)量為5kg的汽油用去一半后，質(zhì)量、體積發(fā)生變化，但剩下的汽油的密度、比熱容、熱值都不變，故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。9.某品牌無人駕駛汽車在一段平直公路上勻速行駛6.9km，用時5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽車的牽引力是2000N，燃油的熱值為4.6×107J/kg，假設燃油完全燃燒。通過計算可知，下列結(jié)果正確的是（）①汽車行駛速度是72km/h②消耗的燃油完全燃燒放出的熱量是6.8×107J③汽車發(fā)動機的效率是20%④汽車牽引力做功的功率是30kWA.只有①和② B.只有①和③ C.只有②和③ D.只有②和④【答案】B【解析】①汽車的行駛速度v==72km/h故①正確；②消耗的燃油完全燃燒放出的熱量Q放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J故②錯誤；③該汽車牽引力所做的功W=Fs=2000N×6.9×103m=1.38×107J汽車發(fā)動機的效率η==20%故③正確；④該汽車牽引力所做功的功率P==40000W=40kW故④錯誤。故選B。10.（多選）下列說法中正確的是（）A.水結(jié)冰后，分子靜止不動B.沿海地區(qū)晝夜溫差小，主要原因是由于水的比熱容大C.水不容易被壓縮是因為水分子之間存在相互作用的斥力D.汽油的熱值比柴油的熱值大，完全燃燒時比柴油產(chǎn)生的熱量多【答案】BC【解析】A.構(gòu)成物質(zhì)的分子在永不停息地做無規(guī)則運動，不會停止，故A錯誤；B.由于水的比熱容較大，當吸收或放出相同的熱量時，溫度變化較小，所以沿海地區(qū)晝夜溫差小，故B正確；C.分子間同時存在著相互作用的引力和斥力，水不容易被壓縮是因為水分子之間存在相互作用的斥力起主要作用，故C正確；D.雖然汽油的熱值比柴油的熱值大，由于不知道質(zhì)量大小，所以不能判斷出完全燃燒時放出熱量的多少，故D錯誤。故選BC。三、填空題11.天然氣熱值為8.4×107J/m3，則完全燃燒8m3的天然氣能放出_____J的熱量。【答案】6.72×108【解析】氣體燃料的熱值在數(shù)值上等于完全燃燒1m3的氣體燃料放出的熱量，那么，燃燒8m3的天然氣放出的熱量為12.我國首次在南海成功試采出綠色能源―“可燃冰”。完全燃燒50g的“可燃冰”來加熱水，最多可以使質(zhì)量為100kg，初溫為20℃的水溫升高到______℃[q可燃冰=4.2×108J/kg；c水=4.2×103J/（kg·℃）]。【答案】70【解析】完全燃燒50g的“可燃冰”放出熱量因為根據(jù)得到最多可以使質(zhì)量為100kg，初溫為20℃的水溫升高到13.某興趣小組的同學，用煤爐給l0kg的水加熱，同時他們繪制了如圖所示的加熱過程中水溫隨時間變化的圖線，若在6min內(nèi)完全燃燒0.4kg煤，水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，煤的熱值約為3×107J/kg，煤爐燒水時的熱效率_________?！敬鸢浮?1%【解析】0.4kg煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量由圖可知，水吸收的熱量為煤爐燒水時的熱效率14.如圖所示是熱機的_____沖程；一臺單缸四沖程汽油機的飛輪轉(zhuǎn)速為1200r/min，該汽油機每秒鐘完成做功_____次。若該汽油機的效率為30%，完全燃燒10kg的汽油放出的熱量可以對外做功_____J（汽油的熱值為4.6×107J/kg）?！敬鸢浮颗艢?01.38×108【解析】[1]如圖，進氣門關閉、排氣門打開，活塞上移，是排氣沖程。[2]單缸四沖程汽油機的飛輪轉(zhuǎn)速是1200r/min=20r/s，也就是1s飛輪轉(zhuǎn)動20r，飛輪轉(zhuǎn)動20r，燃氣對外做功10次，完成10個工作循環(huán)、完成40個沖程。[3]汽油完全燃燒時放出的熱量Q放=mq=10kg×4.6×107J/kg=4.6×108J該汽油機可以對外做功W有用=ηQ放=30%×4.6×108J=1.38×108J15.電熱安全壓力鍋解除了普通壓力鍋的安全隱患，既省時又省電。若使用額定電壓為220V，額定功率為1200W的壓力鍋，將2kg初溫為20℃的水加熱升溫至120℃的過程中，水吸收的熱量為________J，這些熱量相當于完全燃燒_________g的煤氣。（水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），煤氣的熱值為5.0×107J/kg）【答案】8.4×10516.8【解析】[1]由=cmt可得，水吸收的熱量[2]根據(jù)Q=qm可得，完全燃燒煤氣的質(zhì)量四、簡答題16.如圖，小汽車是常用的交通工具。請你運用所學的物理知識回答下面有關小汽車的問題：（1）燃料在汽車發(fā)動機內(nèi)發(fā)生了哪些能量轉(zhuǎn)化？（2）人們要求小汽車等交通工具放棄傳統(tǒng)能源而使用新能源的主要目的是什么？（寫出兩條）（3）試從小汽車的外型判斷小汽車在水平路面行駛時和靜止時，對地面壓強哪一個大？為什么？【答案】（1）燃料在發(fā)動機內(nèi)發(fā)生了兩次能量轉(zhuǎn)化，先由化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再由內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能（2）放棄傳統(tǒng)能源使用新能源的主要目的是節(jié)約不可再生能源（或化石能源）和減少廢氣造成的環(huán)境污染（3）小汽車靜止時比行駛時對地面壓強大；小汽車行駛時上方氣流速度比下方大，根據(jù)“流速越大壓強越小”原理，流過汽車的空氣產(chǎn)生向上的壓強差，汽車就會受到向上的壓力，故汽車對地面的壓強減小?！窘馕觥浚?）燃料在發(fā)動機內(nèi)燃燒時，消耗化學能，產(chǎn)生內(nèi)能，所以將化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在做功沖程過程中，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；（2）傳統(tǒng)能源具有很多缺點，如不能再生，污染大；新能源應克服這些缺點，從而達到經(jīng)濟，環(huán)保，可持續(xù)利用等目的；（3）小汽車是流線型，小汽車行駛時上方氣流速度比下方大，流速越大的地方壓強越小，所以上方的壓強小于下方的壓強，流過汽車的空氣產(chǎn)生向上的壓強差，汽車就會受到向上的壓力，汽車對地面的壓力減小，從而得到對地面的壓強減小。五、綜合題17.某私家小汽車尾部上標有“2.0T”的字樣，其中“T”就是“渦輪增壓”，是利用高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn)，來帶動同軸的“進氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn)，從而增加吸氣沖程的進氣量并增大進氣氣壓，使汽油燃燒更充分，燃氣壓強更大，同時也減少了廢氣中的有害物質(zhì)，達到提高發(fā)動機效率和減少廢氣污染的目的；這輛汽車的最低油耗可達0.2kg/(kWh)，已知汽油的熱值為4.6×107J/kg。[溫馨提示：最低油耗是指燃燒最少的汽油獲得最大有用功的能量；0.2kg/(kWh)表示獲得1kWh能量消耗0.2kg汽油。請回答下列問題：（1）請用文中的表述回答：為什么正常情況下渦輪增壓發(fā)動機會比自然吸氣發(fā)動機更加省油？答：________