卷子答案网-一个不只有答案的网站第二节 热机效率
知识理解与运用
知识点一 燃料的热值
1.［2021秋 泰州期中］近段时间，世界各国煤炭价格暴涨数倍，我国国内煤炭价格也创下了历史新高，下列关于煤的热值的说法中，正确的是（ ）
A．2kg煤的热值大于1kg煤的热值
B．煤不完全燃烧时，煤的热值变小
C．炉子里烧掉的煤越多，煤的热值越大
D．通过粉碎使煤块变成煤粉，煤的热值不变
2．汽车油箱中的汽油用去一半后，剩余汽油的密度、比热容和热值（ ）
A．以上各项数据和使用之前比都不发生改变B．热值变为原来的一半，密度、比热容不变C．各数据和使用之前比都会变为原来的一半D．热值不变，密度、比热容变为原来的一半
3．［2021秋 海珠区期中］如图所示，甲、乙、丙三图的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内液体的初温与质量也相同，不考虑热量损失。能证明燃料2的热值较高的是（ ）
A．燃料完全燃烧后，对比甲、乙两图，发现乙图液体温度较低
B．燃料完全燃烧后，对比甲、乙两图，发现乙图液体温度较高
C．加热相同时间，对比甲、丙两图，发现液体a升温较高
D．加热相同时间，对比甲、丙两图，发现液体b升温较高
4.页岩气的热值是4.8×107J/m3，1.5m3的页岩气完全燃烧放出的热量为 J；如果这些热量由质量为6kg的到干木柴提供，则干木柴的热值是 。
知识点二 热机的效率
5．［2021泰安模拟］甲、乙两台汽油机，甲的效率比乙高，则（ ）
A．甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多
B．做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多
C．甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少
D．消耗同样多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功多
6．［2021秋 广州期末］图甲是热机的能量流向图。图乙显示的是甲、乙两热机的参数。甲、乙相比，甲的（ ）
A．有用机械能较大 B．损失能量较小
C．燃料的化学能较大 D．热机效率较低
7．一台汽油机正常工作时的功率为P，在t时间内完全燃烧掉质量为m的汽油，如果汽油的热值是q，则这台汽油机正常工作的效率η＝ ×100%（用字母写出表达式）。
8．［2021秋 江油市期末］某氢能源公交车以10m/s的速度在平直公路上匀速行驶，发动机的功率为200kW，每行驶700m消耗氢燃料0.2m3，计算在这个过程中：（氢燃料的热值为1.4×108J/m3）
（1）发动机做了多少机械功；
（2）0.2m3的氢燃料完全燃烧放出的热量；
（3）这台公交车发动机的效率。
能力提升与素养
1．［2021秋 金牛区期末改编］用图甲装置研究某燃料热值，将燃烧皿中燃料点燃对100g的热水加热4min后立即将其熄灭，测得消耗燃料4.2g，根据实验数据绘制了水温随时间变化的图像如图乙中a线所示。燃料完全燃烧放出热量只有60%被水吸收，忽略水的质量变化。下列说法中正确的是（ ）
A．4min水吸收到的热量为2520J
B．燃料的热值为2×106J/kg
C．此方法计算出的热值比实际的热值偏大D．相同条件下加热另一杯水绘出图乙中b线所示图像，则这杯水的质量较小
2．［2021秋 赞皇县期中］某型号汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，由于汽油容易挥发等原因其利用率只有90%，则2kg能利用的汽油其完全燃烧（热值为4.6×107J/kg）获得的机械能是（ ）
A．0.09×107J B．3.39×10J7
C．0.88×107J D．2.07×107J
3.新考法某单缸四冲程汽油机汽缸活塞面积为30cm2，气缸容积为150mL；做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800r，汽油机满负荷工作时（不计摩擦）1min消耗汽油10g，汽油的热值为4.6×107J/kg，则下列说法正确的是（ ）
A．做功冲程燃气的平均压力为270N
B．飞轮1min转动1800周，做功450次
C．燃气对活塞做的总功为135J
D．汽油机的效率为26.4%
4.［2021秋 江油市期中改编］氢气的热值是1.4×108J/m3，放出2.8×108J热量需要完全燃烧 m3氢气，相当于完全燃烧
kg干木柴。（干木柴1.2×107J/kg）
5．［2021秋 江津区校级月考］有两台单缸四冲程柴油机，甲柴油机效率为40%，消耗2.5kg的柴油转化成的机械能是 J；乙柴油机的效率是30%，柴油机甲的功率是乙的2倍，那么柴油机甲与乙每小时消耗的油的质量之比为 。（q柴油＝4.3×107J/kg）
6．［2021秋 无为市期中］全球首款热效率达50%的商业化柴油机已发布假设一辆柴油机汽车原效率为40%，每年消耗柴油1800kg，换用新的柴油机后，每年可以节约燃油
kg。
7.核心素养—科学探究
［难2021秋 信阳期中］水上摩托运动一项富有现代文明特征的高速水上运动。如图所示，摩托艇的发动机为四冲程汽油机，一个质量为60kg的人正在水面上骑着摩托艇飞驰。[g取10N/kg，ρ汽油＝0.8×103kg/m3，汽油的热值q汽油＝4.5×107J/kg]
摩托艇的质量m/kg 340 最大功率P/kW 60
油箱容积V/L 10 最高时速v/（km h﹣1） 120
（1）为摩托艇提供动力的是发动机的 冲程，该冲程将 能转化为 能。
（2）一满箱汽油完全燃烧放出的热量的70%被水吸收，可使 kg的水温度升高50℃。
（3）加满一箱汽油能使摩托艇以20m/s速度匀速航行1h，若摩托艇以20m/s速度匀速航行，发动机的牵引力为总重的，求摩托艇发动机的热机效率（不考虑汽油的质量）
第二节 热机效率
知识理解与运用
1. D 解析：热值是燃料本身的一种特性，热值的大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧情况、形状等印度无关。故选：D。
2. A
易错提示：密度、比热容、热值三个物理量表示物质本身的一种性质，只要物质的种类和存在的状态呢不改变，物质的这种性质就不改变。
解析：密度、比热容、热值都是物质的一种特性，与质量和体积均没有关系。故选：A。
3.B 解析：相同质量的同种液体，升高的温度越大，吸收的热量越多；质量相同的不同燃料，完全燃烧后放出热量越多热值越大。对比甲、乙两图，发现乙图液体温度较低，说明乙图中液体a吸热少，表示燃料2放热较少，燃料2的热值较低；对比甲、乙两图，发现乙图液体温度较高，说明乙图中液体a吸热较多，表示燃料2放量较多，燃料2的热值较高；甲、丙两图燃烧的是燃料1，对不同的液体加热，探究的是液体a和液体b的吸热能力，不能证明燃料2的热值较高。故选：B。
4. 7.2×107；。 解析：1.5m3的页岩气完全燃烧放出的热量Q放＝qV＝4.8×107J/m3×1.5m3＝7.2×107J，由于页岩和干木柴放出的热量相同，因此干木柴的热值为
。
5.D 解析：热机效率表示有效利用的能量（做有用功的那部分能量）占燃料完全燃烧放出总热量之间的比值，比值越大，即消耗同样多的燃料，做的有用功越多。故选D。
6.B 解析：甲、乙热机的有用机械能分别是2000J、4000J，即甲的有用机械能较小；由图乙可知甲、乙损失能量分别为500J、 5000J，即甲损失能量较小；燃料的化学能等于有用机械能、损失能量和废气内能之和，甲的燃料化学能为：500J+2000J+1500J＝4000J，乙的燃料化学能为：3000J+4000J+5000J＝12000J，即甲的燃料化学能较少； Q甲＝4000J， Q乙＝12000J；则甲的热机效率为：η甲＝＝＝50%；乙的热机效率为：η乙＝＝≈33.3%。故选：B。
7. ×100% 解析：在t时间内汽油燃烧，能放出的热量Q＝mq，汽油机工作对外所做的功为有用功 W有＝Pt，则这台汽油机
正常工作的效率η＝×100%＝×100%。
8.解析：（1）公交车运动的时间t＝＝＝70s，公交车发动机做的机械功W＝Pt＝200×103W×70s＝1.4×107J；（2）0.2m3的氢燃料完全燃烧放出的热量Q放＝Vq＝0.2m3×1.4×108J/m3＝2.8×107J；（3）这台公交车发动机的效率η＝×100%＝×100%＝50%。
能力提升与素养
1.B 解析：加热2min，水吸收到的热量是：
Q水＝m水c水Δt＝0.1kg×4.2×103J/（kg ℃）×（99℃﹣93℃）＝2520J；加热4min，水吸收到的热量是：Q吸′＝2Q吸＝5040J，消耗燃料4.2g放出的热量：Q放＝＝＝8400J，该燃料的热值：q＝＝＝2×106J/kg；燃料燃烧时有热损失，水吸收的热量小于燃料燃烧放出的热量；计算出的燃料的热值比实际的热值偏小；相同时间，两杯水吸收的热量相同，温度变化相同，可知两杯水的质量相等。故选：B。
2.D 解析：汽油利用率只有90%，则2kg汽油能利用上的质量为：m＝2kg×90%＝1.8kg，汽油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝4.6×107J/kg×1.8kg＝8.28×107J，汽油机的效率为：η＝100%﹣30%﹣35%﹣10%＝25%，则获得的机械能为：W＝Q放η＝8.28×107J×25%＝2.07×107J。故选：D。
3.D 解析：满负荷工作时，做功冲程燃气对活塞的平均压力：F＝pS＝9.0×105Pa×30×10﹣4m2＝2700N，；一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W＝FL＝pSL＝pV＝9.0×105Pa×1.5×10﹣4m3＝135J；因飞轮每转两圈对外做功一次，由1800r/min可知，飞轮1min转动1800周，做功900次；则燃气对活塞做的总功：W总＝W×900＝135J×900＝1.215×105J，故；1min消耗汽油完全燃烧释放的热量：Q放＝mq＝10×10﹣3kg×4.6×107J/kg＝4.6×105J，该汽油机的效率：η＝×100%＝×100%≈26.4%。故选：D。
4.2；23.3。解析：需要氢气的体积：；需要干木材的质量：m干木材＝＝23.3kg。
5. 4.3×107；3：2。解析：2.5kg的柴油完全燃烧放出的热量为：Q放＝q柴油m＝4.3×107J/kg×2.5kg＝1.075×108J，消耗2.5kg的柴油转化成的机械能为：W＝Q放η甲＝1.075×108J×40%＝4.3×107J，W＝Qη＝qmη，即m＝，由题知P甲＝2P乙，则柴油机甲与乙每小时消耗的油的质量之比为：＝＝＝＝。
6.360 解析：根据两种柴油机每年做的有用功相等可得：W新＝W旧，Q新η新＝Q旧η旧，m新qη新＝m旧qη旧，m新η新＝m旧η旧，代入数据和单位，m新×50%＝1800kg×40%，解之可得：m新＝1440kg，每年可节约柴油的质量为：△m＝m旧﹣m新＝1800kg﹣1440kg＝360kg。
7.核心素养体现：本题通过有关水上摩托车的信息给予，综合考查了热机的工作过程、热量的计算以及热机效率的计算。
（1）做功；内；机械；（2）1200；（3）20%。 解析：（1）汽油机的做功冲程将内能转化为机械能；（2）满箱油的质量为：m＝ρ汽油V＝0.8×103kg/m3×10﹣2m3＝8kg，汽油完全燃烧放出的热量为：Q放＝q汽油m＝4.5×107J/kg×8kg＝3.6×108J，则水吸收的热量为：Q吸＝Q放η＝3.6×108J×70%＝2.52×108J，水的质量为：m水＝＝＝1200kg；（3）发动机的牵引力为：F＝＝＝1000N，发动机牵引力做的功为：W＝Fs＝Fvt＝1000N×20m/s×1×3600s＝7.2×107J，则摩托艇发动机的热机效率为：η＝＝＝20%。
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