教科版九年级上册物理 第二章 第三节 热机效率.docx
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教科版九年级上册物理第二章第三节热机效率
2019-2019学年教科版九年级上册物理第二章第三节热机效率
一、单选题（共10题；共20分）
1.关于燃料的热值下列说法正确的是（ ）
A.燃料的热值与燃料的燃烧情况有关
B.容易燃烧的燃料热值一定大
C.煤的热值比干木材的大||，煤燃烧放出的热量比干木材放出的热量多
D.0.5kg的煤油和1.5kg的煤油热值一样大
2.现代火箭用液态氢作为燃料||，是因为它具有（ ）
A. 较大的热值
B. 较大的沸点
C. 较大的凝固点
D. 较大的比热容
3.火箭是用液态氢作为燃料的||，这是因为液态氢具有的优点是（ ）
A. 比气态氢易燃烧 B. 传热本领较小 C. 热值较大 D. 热膨胀较小
4.航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的||，这是因为液态氢具有的优点是（ ）
A. 密度较大 B. 比气体容易燃烧 C. 热值较大 D. 热膨胀较大
5.一箱汽油用去一半后||，剩下的汽油（ ）
A. 比热容、密度不变||，热值减半
B. 比热容、密度、热值均不变
C. 比热容、密度、热值均减半
D. 比热容减半||，密度、热值不变
6.一台单缸四冲程汽油机||，它的转速是800r/min||，做功冲程中燃气推动活塞一次做功1500J||，那么这台汽油机的功率为（ ）
A. 10kW
B. 15kW
C. 20kW
D. 1200kW
7.关于燃料的热值||，下列说法中正确的是（ ）
A. 燃料的热值与燃料是否完全燃烧有关
B. 容易燃烧的燃料热值一定更大
C. 0.5kg煤油和1.5kg煤油的热值一样大
D. 煤的热值比干木柴的大||，煤燃烧放出的热量比干木柴燃烧放出的热量多
8.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
9.下列关于热值和热机效率的描述||，正确的是：
（ ）
A. 使燃料燃烧更充分||，可以增大热值
B. 使燃料燃烧更充分||，可以提高热机效率
C. 燃料燃烧释放的热量越大||，热值越大
D. 热值和热机效率都是定值||，与外界条件无关
10.关于热值和热机效率的描述||，正确的是（ ）
A. 若燃料燃烧更充分||，可以增大热值
B. 若燃料燃烧更充分||，可以提高热机效率
C. 热值和热机效率都是定值||，与外界无关
D. 若燃料增加一倍||，热值也增加一倍
二、填空题（共4题；共7分）
11.热机的效率是热机性能的重要指标||，汽油机的效率一般为 ________ ||，住宅中的“暖气”常用水做传输能量的介质||，这是因为水的 ________较大．
12.作为汽车发动机的汽油机||，一个工作循环是由四个冲程组成的．其中压缩冲程是通过 ________的方式使汽缸内的气体内能增加的．小明同学阅读了某牌号汽车发动机的说明书后||，将内燃机的能量流向制成如图所示的图表||，根据给出的信息可知||，该内燃机的效率最大为 ________
13.一台柴油机完全燃烧一定质量的燃料放出了8×107J的热量||，损失了4.8×107J热量||，该柴油机的效率为 ________
14.随着人们物质生活水平逐步提高||，农村的厨灶发生了革命性的变化．煤球炉、沼气灶和液化气灶等灶具已走进家庭.液化气与煤相比||，热学方面突出的优点是________；环保方面突出的优点是________.
三、解答题（共1题；共5分）
15.全球汽车保有量在迅速增长||，截至2019年||，全球处于使用状态的汽车数量已突破10亿辆．每辆汽车每年耗油1.8t||，汽车内燃机的效率平均取值30%．如果能把内燃机效率提高1%||，全球可以节约多少燃油？
四、实验探究题（共1题；共4分）
16.在比较不同燃料热值的实验中||，小明利用与图示完全相同的两套实验装置||，分别在燃烧皿中放入质量相同的燃料甲和燃料乙||，点燃后对质量都为100g和初温都为20℃的水加热．燃烧相同时间后||，用甲加热后的水温度为30℃||，另一杯温度为24℃．（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃））
（1）加热过程中水的内能________ （选填“增大”或“减小”）||，用甲加热的水吸收的热量为________
（2）该实验的现象________ （选填“能”或“不能”）说明甲的热值较大．你判断的理由是________
五、综合题（共1题；共10分）
17.阿根廷科学家设计了一款“牛屁屁收集器”||，在牛背上装有一个塑料袋||，通过导管收集牛体内排出的气体.从一头成年牛平均每天排放出的气体中可提取0.21kg甲烷.若这些甲烷完全燃烧放出的热量80%被水吸收||，可使一定质量的水从20℃升高到70℃.[q甲烷=5.6×107J/kg||，c水=4.2×103J/（kg•℃）]
（1）求出0.21kg甲烷完全燃烧后放出的热量.
（2）求出可使多少千克的水从20℃升高到70℃.
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】D
【解析】【解答】燃料的热值只与燃料的种类有关||，与燃料的燃烧情况无关||，A不符合题意；燃料的热值只与燃料的种类有关||，与燃料是否容易燃烧无关||，B不符合题意；燃料燃烧放出的热量与是否完全燃烧、燃料的热值和质量都有关系||，因此热值大的燃料不一定放出的热量多||，C不符合题意；燃料的热值只与燃料的种类有关||，与燃料的质量无关||，因此0.5kg煤油和1.5kg煤油的热值一样大||，D符合题意||，
故答案为：
D.【分析】热值是燃料的特性||，不同燃料热值不同且固定不变||，利用热值和质量可以计算放出的热量的多少.
2.【答案】A
【解析】【解答】解：
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高的热值||，完全燃烧相同质量的氢时||，可以释放出更多的热量．故选A．
【分析】热值是指1千克的某种燃料完全燃烧后释放的能量||，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时||，释放出的热量越多||，所以在选择火箭燃料时首先应该考虑燃料热值的大小．
3.【答案】C
【解析】【解答】解：
A、液态氢与气态氢的热值相等||，所以该选项不符合题意；
B、用液态氢做燃料是利用的热值大的特点与传热本领无关||，所以该选项不符合题意；
C、液态氢的热值大||，燃烧相同质量的氢能放出更多的热量||，所以该选项符合题意；
D、使用液态氢是因为体积小||，便于携带||，与热膨胀无关||，所以该选项不符合题意||。
故选C||。
【分析】1kg某种燃料完全燃烧放出的能量||，叫做这种燃料的热值||，热值是燃料的一种特性||，它只与燃料的种类有关||，与燃料的质量、燃烧程度等均无关||。
4.【答案】C
【解析】【解答】解：
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高的热值||，完全燃烧相同质量的氢时||，可以释放出更多的热量||，故C正确．
故选C．
【分析】热值是指1千克的某种燃料完全燃烧后释放的能量||，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时||，释放出的热量越多||，所以在选择火箭燃料时首先应该考虑燃料热值的大小．
5.【答案】B
【解析】【解答】比热容、密度、热值都是物质的特性.比热容、密度与物质的种类和状态有关；热值与燃料的种类有关.B符合题意.
故答案为：
B.
【分析】本题考查了学生对比热容、密度、热值的定义的理解||，三者与物质质量都无关.
6.【答案】A
【解析】【解答】解：
汽油机飞轮转速800r/min||，每分钟飞轮转动800圈||，完成400个工作循环||，对外做功400次．
做功冲程工作时||，推动活塞一次做功1500J||，
1min做功W=1500J×400=6×105J||，
这台汽油机的功率为：
P=
=
=1×104W=10kW．
故选A．
【分析】热机完成一个工作循环||，要经过4个冲程||，燃气对外做功1次||，活塞往返2次||，飞轮转动2周||，根据这个比例关系可以求出活塞所做的功||，然后利用P=
求出功率；
7.【答案】C
【解析】【解答】解：
（1）热值是燃料的特性||，与燃料是否容易燃烧、燃料的燃烧情况无关||，故AB错误；
（2）0.5kg煤油和1.5kg煤油是同种燃料||，热值相同||，故C正确；（3）根据Q=mq可知||，放出的热量与热值、质量都有关||，故热值大燃烧时放出热量不一定多．故D错误．故选：
C．【分析】1kg某种燃料完全燃烧放出的能量||，叫做这种燃料的热值；热值是燃料的一种特性||，它只与燃料的种类有关||，与燃料的质量、燃烧程度等均无关．
8.【答案】A
【解析】【解答】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||，A符合题意；
B、燃烧1千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||，B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||，C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||，D不符合题意.
故答案为：
A.
【分析】单位质量的某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值||，热值是燃料的一种特性||，热值大小仅与燃料的种类有关||，而与燃料的质量、燃料的燃烧程度无关．
9.【答案】B
【解析】【解答】A、热值是燃料的特性||，与燃烧情况无关||，A不符合题意；
B、使燃料燃烧更充分||，可以增大有效利用的能量||，提高热机的效率||，B符合题意；
C、热值是燃料的特性||，与放出热量的多少无关||，C不符合题意；
D、热值取决与燃料种类||，与外界条件无关；而燃料的燃烧情况、能量的损失都会影响热机效率||，D不符合题意.
故答案为：
B.
【分析】
（1）热值是燃料的一种特性||，它只与燃料的种类有关||，与燃料的质量、燃烧程度等均无关；
（2）热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率||，在工作过程中||，损失的能量越少||，热机的效率越高．
10.【答案】B
【解析】【解答】A、燃料燃烧更充分||，热值不变||，A不符合题意；
B、燃料燃烧更充分||，可以提高热机效率||，B符合题意；
C、热值是定值||，与外界无关||，热机效率与外界有关||，C不符合题意；
D、燃料增加一倍||，热值不变||，D不符合题意||。
故答案为：
B||。
【分析】热值是燃料的一种特性||，与燃烧程度、燃料的多少无关；燃料燃烧更充分可以提高热机效率||。
二、填空题
11.【答案】20%～30%；比热容
【解析】【解答】解：
（1）热机的效率是有用功和燃料完全燃烧放出的能量之比||，汽油机的效率为20%～30%；
（2）因为水的比热容较大||，相同质量的水和其它物质比较||，降低相同的温度||，水放出的热量多||，所以暖气中常用水做传输能量的介质．
故答案为：
20%～30%；比热容．
【分析】
（1）热机的效率和机械效率相似||，是做有用功的能量和完全燃烧放出的能量之比||，不同的热机效率不同||，蒸汽机最低||，汽油机略高||，柴油机效率最高；
（2）对水的比热容大的理解：
相同质量的水和其它物质比较||，吸收或放出相同的热量||，水的温度升高或降低的少；升高或降低相同的温度||，水吸收或放出的热量多||，据此分析．
12.【答案】做功；30%
【解析】【解答】解：
（1）内燃机的一个工作循环有四个冲程||，即吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程||，在压缩冲程中||，活塞由上向下压缩气缸内的空气||，即对空气做功||，使得空气的内能增加||，温度升高||，这是通过做功的方式改变了气缸内物质的内能；
（2）由图可知||，热机的效率最大为：
100%﹣33%﹣30%﹣7%=30%||，所以热机的效率最大为30%．
故答案为：
做功；30%．
【分析】
（1）改变内能有两种方式：
做功和热传递．内燃机的一个工作循环有四个冲程||，即吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；压缩冲程即进气门和排气门都关闭||，活塞由上向下运动||，压缩空气做功||，使气缸内气体内能增加温度升高；对于做功冲程||，即气缸内的混合物被引燃||，导致气缸内产生高温高压燃气||，这些燃气推动活塞做功||，使活塞由上向下运动；
（2）由能流图得出转化为有用功的能量占总能量的比值||，得出内燃机的最大效率．
13.【答案】40%
【解析】【解答】解：
有效利用的能量：
E有用=8×107J﹣4.8×107J=3.2×107J||，
柴油机的效率为：
η=
×100%=
×100%=40%．
故答案为：
40%．
【分析】热机效率是热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比||，据此计算．
14.【答案】热值大；污染小
【解析】【解答】燃烧煤、液化气时||，是将燃料的化学能转化为火的内能||，液化气与煤相比||，液化气的热值较大||，排出的污染气体较少、污染较小．
故答案为：
热值大；污染小．
【分析】热值是质量相同的燃料储存的化学能的多少||，不同的燃料热值不同．
三、解答题
15.【答案】解：
∵内燃机效率提高1%||，
∴η2=η1+1%=30%+1%=31%||，
∵η=
||，
∴W有用=ηqm||，
∵内燃机效率提高后有用功是相同的||，
∴每辆汽车：
η1qm1=η2qm2||，
∴m2=
m1||，
则每辆汽车每年节约燃油：
△m=m1﹣m2=m1﹣
m1=（1﹣
）m1=（1﹣
）×1.8t≈0.058t；
∴全球可以节约的燃油：
△m总=n△m=1.0×109×0.058t=5.8×107t；
答：
全球可以节约的燃油5.8×107t
【解析】【分析】由于内燃机效率提高后有用功是相同的||，因为η=
||，所以可得η1qm1=η2qm2||，知道每辆汽车每年耗油1.8t||，可求每辆汽车每年节约燃油||，继而根据全球的汽车数量可求全球可以节约的燃油．
四、实验探究题
16.【答案】
（1）增大；4.2×103
（2）不能；相同时间内||，不同燃料燃烧的质量可能不相等
【解析】【解答】解：
（1）水吸热过程中||，水温度升高||，水的内能增大；
燃烧点燃后对质量都为100g和初温都为20℃的水加热||，则用甲加热的水吸收的热量为：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×（30℃﹣20℃）=4.2×103J；
（2）虽然在其它条件相同时||，甲杯水的温度升高的较快||，即甲燃烧产生的热量多||，所以其热值大．但相同时间两种燃料燃烧的质量不能比较||，故不能比较热值的大小．
故答案为：
（1）增大；4.2×103；
（2）不能；相同时间内||，不同燃料燃烧的质量可能不相等
【分析】
（1）加热水时通过热传递的方式改变水的内能||，水吸收了多少热量||，就增加了多少内能；
知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温||，利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量；
（2）在其它条件相同时||，甲杯水的温度升高的较快||，即甲燃烧产生的热量多||，所以其热值大．
五、综合题
17.【答案】
（1）解：
0.21kg甲烷完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=0.21kg×5.6×107J/kg=1.176×107J；
（2）解：
由题知||，Q吸=η×Q放=1.176×107J×80%=9.4×106J||，∵Q吸=cm（t-t0）||，∴m′=Q吸/c（t-t0）=9.4×106J/[4.2×103J/（kg℃）×（70℃-20℃）]=44.8kg.
【解析】【分析】已知甲烷的热值和质量||，根据
求出完全燃烧0.21kg的甲烷能放出的热量；水吸收的热量和甲烷放出的热量相等求出水的质量.
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