热机习题集含答案解析.pdf

14.114.1 热机热机5 5 分钟训练分钟训练(预习类训练。可用于课前)1.一个物体温降低。内能减小。原因可能是它对外进行热传递_了。也可能是它对外了。如果是后者。则能量间的转化情况为。物体_的能转化为_能。解析。解析。做功可以改变物体的内能。这里的改变包括增大和减小。外界对物体做功。物 体内能增加。若物体对外界做功。物体本身的内能就会减小。温就会降低。此时物体的内能将转化为机械能。答案。答案。做功 机械 内2.如图 16-4-1 所示。在大玻璃瓶内有一些水。往瓶内不断打气。过一会你会看到的现象是_。出现这种现象的原因是_。图 16-4-1答案。答案。塞子跳起来。瓶口出现白雾 往瓶内不断打气。瓶内气体压强不断增加。气体冲开瓶塞。气体推动塞子做功时。其内能减小。温降低。瓶内水蒸气液化成小水滴3.内 燃 机 的 四 个 冲 程 依 次 是 _、_、_、_。答案。答案。吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程4.1 kg 某种燃料_燃烧放出的热量。叫做这种燃料的热值。热值的单位是3_。对气体燃料来说。热值是指 1 m 的某种燃料_燃烧放出的热量。叫做这种燃料的热值。它的单位是_。3答案。答案。完全 J/kg 完全 J/m1010 分钟训练分钟训练(强化类训练。可用于课中)1.人民网北京 1 月 15 讯。国防科工委组织研究的 50 吨级液氢液氧运载火箭发动机今天在京进行了 200 秒热试车。试验取得圆满成功。这将为我国今后发展卫星技术、高空探测和载人航天发挥重大作用。该发动机的燃料之所以采用液氢。是因为液氢具有（）A.较高的燃点 B.较大的比热容C.较高的沸点 D.较大的热值解析。解析。运载火箭的质量越小越容易上升。在提供能量相同的情况下。由于液氢的热值较大。所需液氢的质量就很小。便于火箭升空。答案答案:D2.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燃烧情况无关B.容易燃烧的燃料热值一定大C.使用热值高的燃料可以放出更多的热量D.煤的热值大于干木材的热值。燃烧煤放出的热量比燃烧干木材放出的热量一定多解析。解析。燃料的热值是燃料的一种特性。它只与燃料的种类有关。而与燃料的质量、是否完全燃烧无关。因此。A 对。B 错。燃料燃烧放出的热量与燃料的热值、燃料的质量以及燃料是否完全燃烧有关。只根据其中一个因素做出判断是错误的。所以C、D 错。答案。答案。A3.如图 16-4-2 所示是内燃机的能流图。则内燃机的效率可以表示为（）图 16-4-2A.=(E1+E2+E3+E4)/E100 B.=(E2/E)100C.=(E1E3+E4)/E100D.=(E1/E)100解析。解析。用来做有用功的那部分能量。与燃料完全燃烧放出的能量之比。叫做热机的效率。由能流图可以看出。燃料完全燃烧放出的能量应该是总能量燃气的内能E。而用来做有用功的那部分能量应该是有用机械能E2。所以应选 B。答案。答案。B3.如图所示的四种交通工具。不用热机作为动力机械的是（）A自行车B轮船C卡车D飞机解析。解析。自行车是消耗人的生物质能。转化为自行车的机械能。轮船、卡车、飞机工作时都要使用化石能源作燃料。燃料燃烧时将内能转化为机械能驱使它们运动。所以它们都是使用热机工作的故选 A答案。答案。A4.如图 16-4-3。在一个大试管里装一些水。用软木塞塞住。加热水至沸腾。水蒸气会把软木塞冲出。这时。水蒸气膨胀对_做功。水蒸气的部分_能转化为塞子的_能。图 16-4-3解析。解析。本装置是关于内能转化为机械能的实验装置。它的能量转化情况与热机相同。看似复杂的热机。其工作原理竟如此简单。这样可以由浅入深。由此及彼地理解热机的工作原理。答案。答案。软木塞 内 机械（动）5.内燃机是将内能转化成_能的机器。内燃机一个工作循环由 _个冲程组成。其中如图16-4-4 所示是热机的_冲程。图 16-4-4答案。答案。机械 四 排气6.试分析汽油机在压缩冲程和做功冲程中的能量转化情况。答案。答案。在压缩冲程中。飞轮带动活塞压缩燃料混合物做功。飞轮的一部分机械能转化为燃料混合物的内能。在做功冲程中。燃料燃烧的化学能转化为燃气的内能。燃气推动活塞做功。燃气的一部分内能转化为活塞、飞轮等的机械能。3030 分钟训练分钟训练(巩固类训练。可用于课后)1.关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法。在做功冲程中。是机械能转化为内能。在做功冲程中。是内能转化为机械能。只有做功冲程是燃气对外做功。汽油机在一个工作循环中。只有一个冲程发生能量变化。以上说法中正确的是（）A.只有 B.只有C.只有 D.只有解析。解析。本题考查四冲程汽油机的能量转化过程。在压缩冲程中。活塞压缩气体。把活塞的机械能转化为燃气的内能。在做功冲程初。火花塞产生电火花。使燃料燃烧。产生的高温高压气体推动活塞做功。把高温高压气体的内能转化为活塞的机械能。在汽油机的一个工作循环中。有压缩、做功两个冲程发生能量变化。所以对。错。答案。答案。A2.关于“热机”。下列说法中正确的是（）A.做功冲程的能量转化是机械能转化为内能B.改进技术。可以使热机的效率达到100%C.用水循环来降低热机的温。主要是利用水蒸发时吸热的特性D.冬天晚上要把热机水箱中的水放出。是防止气温降低时水凝固胀坏水箱思路解析思路解析:热机的做功冲程是把内能转化为机械能;由于热机在运转时总会有摩擦、能量散失等。所以热机的效率不可能达到100%;用水循环来降低热机的温。主要是利用水的比热容大这一特性。水凝固后体积将变大。冬天晚上把热机水箱中的水放出。就是为防止气温降低时水凝固胀坏水箱。此题是对新课标“尝试应用已知的科学规律去解释某些具体问题”目标的落实。答案答案:D2如图是四冲程汽油机做功冲程的示意图汽油燃烧产生高温高压的气体推动活塞向下运动在活塞向下运动的过程中。汽缸内气体的（）A内能减少C密增大B温降低D分子热运动加快解析。解析。分析图可知。两个气阀关闭。活塞向下运动。是做功冲程。内燃机的做功冲程是将内能转化为机械能。故气体的内能减少、温降低。分子热运动减慢。气体质量不变。体积变大。故气体分子的密减少。答案。答案。AB3.一箱汽油用掉一半后。下列关于它的说法正确的是（）A.它的密变为原来的一半 B.它的比热容变为原来的一半C.它的热值变为原来的一半 D.它的质量变为原来的一半解析。解析。本题考查物质本身的一些性质。密、比热容、热值的大小由物质（燃料）的种类所决定。质量的大小由物体含有物质的多少所决定。汽油用掉一半后。物质的种类没有变。含有物质的多少变为原来的一半。所以密、比热容、热值都没变。而质量变为原来的一半。答案。答案。D4.已知甲种燃料的热值大于乙种燃料的热值。下列说法中正确的是（）A.甲种燃料含有的热量比乙种燃料多B.完全燃烧一定质量的甲种燃料。刚好烧开一壶水。那么用同样质量的乙种燃料就不能烧开这壶水C.燃烧相同质量的两种燃料。甲种放出的热量多D.只要通风条件好。供氧充足。乙的热值可能大于甲的热值解析。解析。A 的说法暴露出对热值和热量两个概念理解均不正确。热值是 1 kg 的某种燃料完全燃烧放出的热量。热量只存在于热传递的过程之中。不能说含有热量。由于甲种燃料的 热值大于乙种燃料的热值。所以完全燃烧一定质量的甲种燃料放出的热量。比完全燃烧相同质量的乙种燃料放出的热量要多。所以B 对。甲的热值虽然大。但如果燃烧不充分。它放出的热量也未必多。所以C 不对。热值与燃料的种类有关。跟通风条件和供氧情况无关。所以D不对。答案。答案。B5.某摩托车的效率为 34。某汽车的效率为 29。这说明了（）A.摩托车比汽车的功率大B.摩托车比汽车做的有用功多C.使用摩托车比使用汽车做功多D.燃烧相同的燃料。摩托车将内能转化为机械能比汽车多解析。解析。热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。叫做热机的效率。它与功率无关。所以A 不对。热机的效率高。表明相同的燃料燃烧。转化成的机械能多。或得到相同的机械能。消耗的燃料少。所以D 对。单独比较有用功或总功都是不全面的。所以B、C 不对。答案。答案。D5烧开同样一壶水。完全燃烧的干木材与完全燃烧的无烟煤质量不同。是因为干木材和无烟煤具有不同的（）A热值B比热容C内能D热量解析。烧开同样一壶水。完全燃烧的干木材与完全燃烧的无烟煤质量不同。说明完全燃烧相同质量的干木材和无烟煤放出的热量不同。即热值不同故选 A答案。答案。A6.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.所有的热机都是用汽油作燃料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解析。解析。热机排放的烟尘废气中包括粉尘、二氧化硫等有害物。是大气污染的主要来源。热机工作的噪声。是噪声污染的主要来源。所以。热机的大量使用会造成环境污染。故 A 对。而热机排出的尾气中也有水蒸气、二氧化碳等气体。并非都是毒气。所以 C 不对。噪声也不可能被热机上的消声器完全消除。如果真能被完全消除。我们的生活环境该是多么的安静啊！所以 D 不对。热机所用的燃料较多。汽油、柴油、煤、氢、天然气等都可以作为热机的燃料。所以 B 不对。答案。答案。A7.小丽家去冬天的供暖比往好很多。这是因为热网改造后。由原来的小锅炉房供暖变为“沈海”热电站余热供暖。从能源利用的角来看“沈海”热电站。这种既供电又供热的热电站与一般的火力发电站相比。提高了_。能较好地控制污染。解析。解析。在热机的各种能量损失中。废气带走的能量最多。设法利用废气的能量。是提高燃料利用率的重要措施。“沈海”热电站。这种既供电又供热的热电站。可以综合利用废气的能量。与一般的火力发电站相比。燃料的利用率大大提高。还能较好地控制污染。答案。答案。热效率（燃料的利用率）8.5 月。天然气伴随着“西气东输”的步伐开始走进了江城芜湖的千家万户。传统燃料也随之被逐步取代。天然气燃烧时可以将_能转化为_能。与传统燃料相比。天然气的优点是_（写出一条即可）。解析。解析。本题与时俱进。天然气走进千家 万户工程。在我国东部的部分城市正在实施。为什么要实施这项工程呢？现代中学生应从科学的角分析这一原因。燃烧天然气是为了对物体加热。天然气燃烧时放热多是其中的一个主要原因。另外。天然气的污染小、价格合理等因素也是实施这一工程的原因。答案。答案。化学 内 污染小。热值大（其他合理答案均可得分）9.垃圾是城市生活的“副产品”。据统计。2000 我国城市垃圾总量约 1.5 亿吨。并且每以8%的速在增长。如何处理这些垃圾已成为人们关注的热点问题。现在。人们处理生活垃圾的方法通常有两种。一种是集中填埋。另一种是利用垃圾中的可燃物质进行燃烧发电。研究表6明。生活垃圾的平均热值为6.2710 J/kg。利用垃圾作为燃料建立发电厂。每燃烧1 吨生活垃圾可以发电 8.641 J。安徽省某人大代表提议。在合肥市郊区兴建一座规模为 2 台41.210 kW 发电机的垃圾处理发电厂。问。（1）1 t 垃圾完全燃烧产生的热量是多少焦？（2）燃烧垃圾发电的效率是多少？（3）请你从环保、节能、经济等角简述兴建垃圾发电厂的意义。解析。解析。本题联系生活。立意新。但知识落点低。可以使学生身在课堂又不囿于课堂。通过对试题的阅读。了解课堂以外社会关注的热点。在分析本题时。要抓住关键句子和关键词语。提取有用信息。排除干扰因素。其实本题的主要内容就是。垃圾作为燃料发电。垃圾的平均6热值为 6.2710 J/kg。1 吨生活垃圾可以发电 8.641 J。求热量及热效率。63答案。答案。（1）Q放=6.2710 J/kg10 kg=6.271 J。（2）=W电/Q放=8.641 J/6.271 J=13.8。（3）可以通过回收垃圾使废弃物成为二次能源可以减少对土壤、空气、水等环境污染可以减少垃圾堆放所侵占的耕地。节约用地可以带动垃圾处理产业。发展当地经济（本题是开放性试题。要求从环保、节能、经济三个方面答题。所答合理均可得分）9 汽油机在_冲程把燃料燃烧产生的内能转化为机械能 已知汽油的热值为 4.61J/kg。完全燃烧 2kg汽油能够释放_J 的热量解析。解析。汽油机的做功冲程把燃料燃烧产生的内能转化为机械能汽油完全燃烧放出的热量。Q放=mq=2kg4.61J/kg=9.21J答案。做功。9.2110.小明学习了热学的有关知识后。知道水的比热容是4.210 J/(kg)。他想估算一下自己家每天烧水做饭需要的热量。于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间。并把它折算成烧水时间。相当于每天将30 kg 20 的水烧开。（1）小明家每天烧水做饭需要多少热量？（2）如果普通煤的热值为 31 J/kg。从理论上讲小明家每天烧水做饭需要多少千克普通煤？（3）小明家实际平均每天需要烧4 块蜂窝煤。按每块蜂窝煤含煤0.5 kg 算。他家每天实际用煤 2 kg。由此小明计算出他家煤炉的效率只有16.5。你认为小明家煤炉效率低的原因是什么？（4）从大的方面讲。家用煤除了热效率低、浪费能源的缺点外。另一个主要缺点是什么？解析。解析。本题要应用到比热容、热值、热量的计算等知识。解答本题时。首先理清整道题的过程。根据自己的生活经验。解释煤炉效率低的原因。其次要注意应用公式进行推导和计算。按计算格式做出需要计算的部分。最后还要联系自己的实际生活。努力提高自己的节能、环保意识。答案。答案。（1）小明家每天烧水做饭需要的热量即是水升温吸收的热量Q吸=c水m水(tt0)3=4.210 J/(kg)30 kg（100 20）=1.01 J。（2）小明家每天烧水做饭需要的能量需要煤燃烧放出。即Q放=Q吸=1.01 J 则需要的煤的质量为 m=Q放/q=1.01 J/31 J/kg=0.336 kg。（3）小明家煤炉效率低的原因是。一方面煤不能完全燃烧。另一方面煤燃烧放出的热量不能被水完全吸收。大部分的热量散失掉了。（4）煤在燃烧过程中产生废渣、废气。造成环境污染。10.一辆汽车以 72km/h 的速匀速行驶 10min。消耗的汽油为 1.2Kg汽车匀速行驶时受到的牵引力F=1.2103N。汽油的热值 q=4.61J/Kg问。（1）汽车在这段时间内消耗的功率（即 1 秒时间内汽油完全燃烧放出的热量）是多少？（2）这段时间内汽车牵引力做功的功率是多少？（3）比较（1）和（2）的结果。你有什么发现？简要分析原因（写出两条即可）3解析。解析。（1）汽油完全燃烧释放的热量。Q放=m2q=4.61J/kg1.2kg=5.521JQ5.52107J汽油消耗的功率。p1=9.2104Wt600s答。答。汽油消耗的功率为 9.2104W（2）汽车在 10min 内通过的路程 s=vt=20m/s600s=1.2104m汽车牵引力在 10min 内做的功 W=Fs=1.2103N1.2104m=1.441JW1.44107J汽车牵引力做功的功率P2=2.4104Wt600s答。答。汽车牵引力做功的功率为 2.4104W（3）发现。汽车牵引力做功的功率小于消耗的功率原因包括。汽油没有完全燃烧。废气带走一部分热量。由于热传递损失一部分能量。克服摩擦消耗一部分能量等）（写出其中两条即可）211.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30 cm。一个冲程活塞在气缸中移动的距离是505mm。满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.010 Pa。飞轮 1 min 转动 1 800 周。当汽油机满负荷工作时(不计摩擦)。求。(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力。(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功。(3)汽油机的功率。解析。解析。本题综合应用四冲程汽油机的工作原理、压强、功和功率的相关知识。是一道综合性较强的应用题。解决此类问题一定要弄清物理过程。创建物理模型。分清所求层次。理清解题思路。5-423答案。答案。(1)燃气对活塞的平均压力。F=PS=9.010 Pa3010 m=2.710 N。3-3(2)燃气对活塞做的功。W=Fs=2.710 N5010 m=135 J。(3)1 分钟内燃气对活塞做功的次数。n=1 8002=900 汽油机的功率。P=W总t=135900 J60 s=2 025 W。