2020-2021学年九年级物理全册14. 2 热机的效率.pdf

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1、14.2 热机的效率一、选择题1 .释放化学能的过程不断地发生在人体内，食物也是一种“燃料”.营养成分在人体细胞里与氧结合提供细胞组织所需的能量.人体摄入的能量（营养师常称之为热量）过多或过少都有损于健康.某种巧克力的营养成分表上标有 每1 0 0 g 能量2 0 0 0 k J”,该标识的含义与以下哪个物理量含义类似（）A.热量 B.热值 C.内能 D.比热容【答案】B【解析】巧克力的营养成分表上标有“每 1 0 0 g 能量2 0 0 0 k J ，该标识的含义为每1 0 0 g 巧克力能够提供的能量为2 0 0 0 k J,则 1 k g 提供的能量为2 0 0 0 0 k J,即 2

2、X1 0，可表达为：2 X1 07J/k g；可见其含义与热值相似，热值表示1 k g 燃料完全燃烧时放出的热量；故 A C D 错误，B正确。2 .关于热机，下列说法正确的是（）A.随着科学技术的发展，热机的效率可达到1 0 0%B.四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程C.汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞D.柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大【答案】B【解析】A.通过技术改造只能提高热机的效率，但不可能达到1 0 0%,故 A 错误；B.压缩冲程是进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，做功冲程是在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，

3、是燃料猛烈燃烧，高温高压的气体推动活塞向下运动，对外做功，此时进气门和排气门都关闭，故 B正确；C.汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故 C错误；D.柴油机的效率比汽油机的高，主要是因为柴油机为压燃式，压缩的程度更高，气缸内温度更高，能量转化的程度更高，和热值无关，故 D错误。故选B。3.关于热现象，下列说法正确的是（）A.燃料燃烧时放出的热量越多，其热值越大B.沿海地区比沙漠地区昼夜温差小，这与水的比热容比沙石的比热容小有关C.热馒头放一会儿变凉，这是通过做功改变了馒头的内能D.试管中的水蒸气把橡皮塞弹出过程中，是水蒸气的内能转化为橡皮塞的机械能【答案】D【解析】A.热值是燃料的一种特

4、性，热值的大小由燃料本身决定，和烧时放出的热量的多少，故A错误；B.沿海地区水多，内陆地区水少、沙石多，因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得沿海地区昼夜的温差小，故B错误；C.热馒头放一会儿变凉，这是通过热传递改变了馒头的内能，故C错误；D.水蒸气把橡皮塞弹出过程中，水蒸气的内能减少，水蒸气的内能转化为橡皮塞的机械能，故D正确。故选D o4.如图所示是某教师自制的教具.他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中,实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸

5、筒立即飞出.关于此实验，说法不事砸的是（）A.酒精不完全燃烧时热值不变B.能闻到酒精的气味说明分子不停的做无规则运动C.燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的压缩冲程D.纸筒飞出后瓶内气体的内能减小，温度降低【答案】C【解析】A.热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料是否充分燃烧无关，故 A叙述正确；B.能闻到酒精的气味说明分子酒精分子在永不停息的做无规则运动，故 B 叙述正确；C.燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的做功冲程，故 C 叙述错误；D.纸筒飞出后瓶内气体的内能减小，温度降低，故 D 叙述正确.故选C.5.某机器的能量流向如图所示，据此推理该机器可能是（）A.热机 B

6、.电动机 C.发电机 D.电热水器【答案】B【解析】由图示可以看出，这个机器把电能主要转化成的机械能，还有一部分转化成了内能。A.热机主要是将内能转化为机械能的机器，故 A 错；B.电动机在工作时，主要将电能转化为机械能，还有一少部分电能转化为内能，故 B 正确；C.发电机是将机械能转化为电能的机器，故 C 错；D.电热水器主要是将电能转化为内能，故 D 错。应选Bo6.阅读下列材料：扩散现象实质是一切物质分子都在不停地作无规则运动；内燃机压缩冲程是将内能转化为机械能；压缩气体使气体温度升高是通过做功改变物体内能；热机效率是热机性能的重要指标之一.以下答案正确的是（）A.正确 B.只有正确C.

7、正确 D.正确【答案】A【解析】分子的运动眼睛无法直接观察，是通过扩散现象来反映的.扩散现象表明一切物质的分子不停地做无规则运动，故正确；内燃机压缩冲程是将机械能转化为内能，故错误；压缩气体使气体温度升高是通过做功把机械能转化成内能，改变物体内能，故正确；热机效率是热机性能的重要指标之一，故正确.正确：7.为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施不能提高热机效率的是（）A.让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全B.尽量增加热机的工作时间C.尽量减少热机内部各部件间的摩擦D.在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少能量的损失【答案】B【解析】ACD.热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完

8、全燃烧放出的能量之比。所以减少热量的损失可以提高热机的效率。使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦、在设计与制造热机时不断改进与创新，都可以减少热量的损失，提高效率，故ACD正确，不符合题意；B.增加热机的工作时间，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率，故B错误，符合题意。故选Bo8.质量为5kg的汽油，用去一半后，剩下的汽油（）A.密度、比热容、热值都变为原来的一半B.密度不变，比热容、热值变为原来的一半C.密度、比热容变为原来的一半，热值不变D.密度、比热容、热值都不变【答案】D【解析】密度、比热容、热值三个物理量，是从不同的角度来描述物质的特性，同种物质的密度、

9、比热容、热值只与物质的种类和状态有关，是一般不发生变化的量，质量为5kg的汽油用去一半后，质量、体积发生变化，但剩下的汽油的密度、比热容、热值都不变，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。9.某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9 k m,用 时5 m i n 4 5 s,消耗燃油1.5 k g,已知汽车的牵引力是2 0 0 0 N,燃油的热值为4.6 X 1 0;j/k g,假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确 的 是()汽车行驶速度是7 2 k m/h消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.8 X 1 0 J汽车发动机的效率是2 0%汽车牵引力做功的功率是3 0 k WA.只

10、有和 B.只有和 C.只有和 D.只有和【答案】B【解析】汽车的行驶速度s _ 6.9kmv=t“八 1 ,=7 2 k m/h(5x60+45)x-h3600故正确；消耗的燃油完全燃烧放出的热量Q方5 k g X 4.6 X 1 07J/k g=6.9 X 1 07J故错误；该汽车牵引力所做的功汽车发动机的效率聆 笈2 0 0 0 N X 6.9 X 1 0*1.3 8 X 1 0)W 1.38X1O7Jn=2 0%Q放 6.9X107J故正确；该汽车牵引力所做功的功率pW _ 1.38xl07Jt 5x 60s+45s=4 0 0 0 0 W=4 0 k W故错误。故选B。1 0 .（多选

11、）下列说法中正确的是（）A.水结冰后，分子静止不动B.沿海地区昼夜温差小，主要原因是由于水的比热容大C.水不容易被压缩是因为水分子之间存在相互作用的斥力D.汽油的热值比柴油的热值大，完全燃烧时比柴油产生的热量多【答案】B C【解析】A.构成物质的分子在永不停息地做无规则运动，不会停止，故 A错误；B.由于水的比热容较大，当吸收或放出相同的热量时，温度变化较小，所以沿海地区昼夜温差小，故 B正确；C.分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，水不容易被压缩是因为水分子之间存在相互作用的斥力起主要作用，故 C正确；D.虽然汽油的热值比柴油的热值大，由于不知道质量大小，所以不能判断出完全燃烧时放出热量的

12、多少，故 D 错误。故选B C,三、填空题1 1 .天然气热值为8.4X 1 0 7J/m3.则完全燃烧8n?的天然气能放出 J的热量。【答案】6.72 X 1 08【解析】气体燃料的热值在数值上等于完全燃烧I n?的气体燃料放出的热量，那么，燃烧8m 3 的天然气放出的热量为Q=qV=SAx 107 J/m3 x 8m3=6.72xlO8J1 2 .我国首次在南海成功试采出绿色能源一“可燃冰”。完全燃烧50 g 的“可燃冰”来加热水，最多可以使质量为1 0 0 k g,初温为2 0 的水温升高到 。砒 w=4.2 X 1 0 8j/k g；c 木=4.2 X 1 0：1/（k g ,）o【答

13、案】70【解析】完全燃烧50 g 的“可燃冰”放出热量Q放可燃冰=0.0 5k g x 4.2 x 1 08J/k g=2.1 x 1 07 J因为OR=牖=2.l x 1 0,J根据Q =cmAt得到最多可以使质量为1 0 0 k g,初温为2 0 的水温升高到Q及C水m+o_2.l x 1()7 J _4.2X103J/(k g-r)x 1 0 0 k g+2 0=70 1 3.某兴趣小组的同学，用煤炉给1 0 k g 的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线，若在6m i n 内完全燃烧0.4k g 煤，水的比热容为4.2 X 1 0：j/(k g C),煤的热值

14、约为3 X 1 07J/k g,煤炉烧水时的热效率 o【答案】2 1%【解析】0.4k g 煤完全燃烧产生的热量Q放=叫词=0.4k g x 3 x l O7J/k g =1.2 x l O7J由图可知，水吸收的热量为Q及=%/水(r-zo)=4.2 x l O3J/(k g-)x 1 0 k g x (80 -2 0)=2.52 x l O6J煤炉烧水时的热效率Q及 2.52 x l O6J “M、。/0 1 0/。放 1.2X107J1 4.如图所示是热机的 冲程；一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1 2 0 0 r/m i n,该汽油机每秒钟完成做功 次。若该汽油机的效率为3 0%,完全燃

15、烧1 0 k g 的汽油放出的热量可以对外做功 J(汽油的热值为4.6X 1 07J/k g)【答案】排气 1 0 1.3 8X 1 08【解析】1 如图，进气门关闭、排气门打开，活塞上移，是排气冲程。2 单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1 2 0 0 r/m i n=2 0 r/s,也就是I s飞轮转动2 0 r,飞轮转动2 0 r,燃气对外做功1 0 次，完 成 1 0 个工作循环、完成40 个冲程。3 汽油完全燃烧时放出的热量0 微 气 S 1 0 k g X 4.6X 1 07J/k g=4.6X 1 08J该汽油机可以对外做功n Q =3 0%X 4.6 X 1 0sJ=l.3 8 X

16、I 0sJ1 5.电热安全压力锅解除了普通压力锅的安全隐患，既省时又省电。若使用额定电压为2 2 0 V,额定功率为1 2 0 0 W 的压力锅，将 2 k g 初温为2 0 的水加热升温至1 2 0 的过程中，水吸收的热量为 J,这些热量相当于完全燃烧 g的煤气。(水的比热容为4.2 X 1 0 3 J/(k g-),煤气的热值为5.0 X 1 07J/k g)【答案】8.4X 1 0 5 1 6.8【解析】1 由Q吸=的 t可得，水吸收的热量Q及=cm Z V =4.2 x 1 O3JI(kg)x 2kg x(1 2 0-2 0)=8.4 x l O57 2 根 据 0期可得，完全燃烧煤气

17、的质量m =Q一 =-8-.-4-x-1z0-5-1-=1,.6，8c x 1i0n _2k.g=1,6,.8_gq 5.0 x 1 0 J/kg四、简答题1 6.如图，小汽车是常用的交通工具。请你运用所学的物理知识回答下面有关小汽车的问题:(1)燃料在汽车发动机内发生了哪些能量转化？(2)人们要求小汽车等交通工具放弃传统能源而使用新能源的主要目的是什么？(写出两条)(3)试从小汽车的外型判断小汽车在水平路面行驶时和静止时，对地面压强哪一个大？为什么？【答案】(1)燃料在发动机内发生了两次能量转化，先由化学能转化为内能，再由内能转化为机械能(2)放弃传统能源使用新能源的主要目的是节约不可再生能

18、源(或化石能源)和减少废气造成的环境污染(3)小汽车静止时比行驶时对地面压强大；小汽车行驶时上方气流速度比下方大，根 据“流速越大压强越小”原理，流过汽车的空气产生向上的压强差，汽车就会受到向上的压力，故汽车对地面的压强减小。【解析】(1)燃料在发动机内燃烧时，消耗化学能，产生内能，所以将化学能转化为内能，在做功冲程过程中，将内能转化为机械能；(2)传统能源具有很多缺点，如不能再生，污染大；新能源应克服这些缺点，从而达到经济，环保，可持续利用等目的；(3)小汽车是流线型，小汽车行驶时上方气流速度比下方大，流速越大的地方压强越小，所以上方的压强小于下方的压强，流过汽车的空气产生向上的压强差，汽车

19、就会受到向上的压力，汽车对地面的压力减小，从而得到对地面的压强减小。五、综合题1 7.某私家小汽车尾部上标有“2.0 T”的字样，其 中“T”就 是“涡轮增压”，是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高发动机效率和减少废气污染的目的；这辆汽车的最低油耗可达0.2 k g/(k W h),已知汽油的热值为4.6 X 1 07J/k go 温馨提示：最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量；0.2 k g/(k W h)表示获得I k W

20、 h 能量消耗0.2 k g 汽油请回答下列问题：(1)请用文中的表述回答：为什么正常情况下涡轮增压发动机会比自然吸气发动机更加省油？答：;(2)从能量的转化来看，汽车的内燃机工作时 冲程将机械能转化为内能；(3)根 据 题 中 的 数 据 可 知 该 汽 车 发 动 机 的 效 率 最 高 可 达%(计算到1%)【答案】使汽油燃烧更充分 压缩 3 9【解析】(1)口正常情况下涡轮增压发动机会比自然吸气发动机更加省油，原因是涡轮增压发动机工作时汽油燃烧更充分；(2)2 从能量的转化来看，汽车的内燃机工作时压缩冲程将机械能转化为内能；(3)3 根据题意可知，完全燃烧0.2 k g 汽油获得最大有用功的能量为W=lkW-h=3.6xlO6J汽车发动机的最高效率:岩1%=就h 0 0%.3 9%