【基础练习】《第四节 热机效率和环境保护》（物理沪科九年级全一册）.docx

第四节 热机效率和环境保护基础练习 一、单选题1. 一瓶酒精用去一半后，则剩下的酒精()A. 密度变为原来的一半B. 热值变为原来的一半C. 比热容变为原来的一半D. 质量变为原来的一半2. 如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是()A. 25%B. 35%C. 40%D. 75%3. 下列关于热现象的说法正确的是()A. 当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒黑烟，这时发动机的效率升高B. 打开香水瓶闻到香味说明分子在不停地做无规则运动C. 从蒸笼里拿出的馒头，放一阵子变凉了，是通过做功的方式改变了馒头的内能D. 海边昼夜温差较小是因为水的比热容小4. 关于燃料的热值，下列说法中正确的是()A. 某种燃料燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值B. 甲燃料完全燃烧放出的热量比乙燃料完全燃烧放出的热量多，则甲的热值一定比乙大C. 燃料的热值越大，则燃烧时放出的热量越多D. 烟煤的热值是2.9107J/kg，则完全燃烧1kg烟煤能放出2.9107J热量5. 关于热机效率，下列说法正确的是()A. 蒸汽机的效率通常高于汽油机的效率B. 有些新型燃料汽车实现了零排放，其效率达到100%C. 热机效率不一定小于100%D. 即使无摩擦的道路，汽车发动机的效率也无法达到100%6. 下列关于“热机”的说法中，正确的是()A. 通过技术改进，热机效率可达100%B. 做功冲程将机械能转化为内能C. 热机常用水做冷却剂，是因为水的沸点高D. 火箭发动机属于热机7. 甲乙两台柴油机，甲的效率低于乙的效率，意义是()A. 甲的功率大于乙的功率B. 乙将燃料燃烧放出的能变成有用功的那部分能的比例比甲大C. 甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料D. 工作相同时间甲消耗的燃料一定比乙少二、填空题8. “西气东输”工程已全线竣工，输送的燃料为天然气，这是利用了燃气_ 较大的特性，而且使用天然气时对环境无污染.使用天然气做饭，天然气用掉一部分后，剩余天然气的热值_ (选填“变大”、“变小”或者“不变”)。9. 在四冲程汽油机工作过程中，实现内能转化为机械能的是_ 冲程.完全燃烧500g汽油释放出的热量是_ J(汽油的热值为4.6107J/Kg)10. “涡轮增压”是目前在各种汽油机和柴油机中采用的一项节能、提高热机功率的技术.它是利用热机排出的废气带动涡轮旋转，先将新鲜空气压缩后再送入内燃机的进气口.这样做的好处是_ (填“增大”或“减小”)排出废气所带走的能量，_ (填“提高”或“降低”)内燃机的效率。11. 氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点，火箭中运用了液态氢做燃料。已知氢气的热值为1.4108J/m3，表示的意义是_。完全燃烧5m3氢气放出的热量是_J.若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值_(填“增大”“减小”或“不变”)。三、实验探究题12. 小丹学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来研究煤油和酒精热值的大小关系.他实验时组装了如图所示的两套完全相同的装置，燃烧了质量相等的煤油和酒精，加热两个烧杯中质量相等的水，并记录杯中水的初温和末温(如表)。初温末温甲杯水温/2590乙杯水温/2580(1)通过表中记录的数据，你认为煤油和酒精两种燃料，热值较大的是_；(2)小丹用天平测出了烧杯中水的质量及两瓶中燃料减少的质量并记录；利用公式计算出水吸收的热量.他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和酒精的热值.你认为他的实验结果_(选填“准确”或“不太准确”)，理由是：_。13. 小明和小华分别利用图甲所示的相同装置探究水沸腾时温度变化的特点，当水温到90后，每隔0.5min记录一次温度并绘制出了如图乙所示的水温与时间关系的图象。(1)小明实验中发现烧杯中水沸腾后温度计示数稳定不再上升.由此得出的结论是：水在沸腾过程中虽然继续吸热，但_ 。(2)分析图乙可知，小华将水加热至沸腾的时间明显较长，最有可能的原因是_ 。(3)小华使用酒精灯加热过程中消耗了10g酒精，则10g酒精完全燃烧时放出的热量是_ J.(酒精的热值是3.0l07J/kg)(4)小华改进实验不足并收集多组数据是为了_ (选填“A”或“B”)。A.减少实验误差 B.寻找普遍的规律。四、计算题14. 某团队在海拔3000多米的高山上野营时，使用铁锅烧水，他们发现把体积为2L的水从10加热到85时，共消耗了0.5kg的干木柴。(c水=4.2103J/(kg),q=1.2107J/kg,p水=1.0103kg/m3)求：(1)干木柴完全燃烧放出的热量。(2)水吸收的热量。(3)铁锅烧水的效率。15. 福建新龙马汽车有限公司是一家大型的专用汽车生产基地。该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5km，受到的平均阻力是3.0103N，消耗燃油1.5kg(假设燃油完全燃烧).若燃油的热值q=3.3107J/kg，求：(1)专用车牵引力所做的功；(2)燃油放出的热量；(3)该专用车的热机效率。答案和解析【答案】1. D2. B3. B4. D5. D6. D7. B8. 热值；不变9. 做功；2.310710. 减小；提高11. 1m3氢气完全燃烧放出的热量是1.4108J；7.0108；不变12. 煤油；不太准确；燃料不可能完全燃烧或燃料放出的热量不能完全被水吸收13. 温度不变；杯中水的质量过大；3105；B14. 解：(1)干木柴完全燃烧放出的热量Q放=mq=0.5kg1.2107J/kg=6106J；(2)水的体积V水=2L=210-3m3，由=mV可得，水的质量：m水=水V水=1.0103kg/m3210-3m3=2kg，水吸收的热量：Q吸=c水m水(t-t0)=4.2103J/(kg)2kg(85-10)=6.3105J，(3)铁锅烧水的效率为=Q吸Q放100%=6.3105J6106J100%=10.5%。答：(1)干木柴完全燃烧放出的热量为6106J；(2)水吸收的热量为6.3105J；(3)铁锅烧水的效率为10.5%。15. 解：(1)因为专用车匀速行驶，在水平方向上受平衡力的作用，所以F=f=3.0103N。牵引力所做的功：W=Fs=3.0103N5103m=1.5107J；(2)消耗燃油的质量：m=1.5kg，燃油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=1.5kg3.3107J/kg=4.95107J；(3)该专用车的热机效率：=WQ放100%=1.5107J4.95107J100%30%。答：(1)专用车牵引力所做的功为1.5107J；(2)燃油完全燃烧放出的热量为4.95107J；(3)该专用车的热机效率是30%。【解析】1. 解：A、密度是物质的特性，决定于物质的种类、状态和温度，酒精用去一半后，种类、状态、温度没有变化，所以密度不变.此选项错误；B、热值是燃料的特性，决定于燃料的种类，酒精用去一半后，种类没有变化，所以热值不变.此选项错误；C、比热容是物质的特性，决定于物质的种类和状态，酒精用去一半后，种类、状态没有变化，所以比热容不变.此选项错误；D、质量是指物体所含物质的多少；一瓶酒精用去一半后，物质总量减半，其质量减半.此选项正确。故选D。密度、比热容、热值是物质的某种特性，与物质的种类和状态有关，同种燃料的密度、比热容、热值一般不变；质量是物体本身的一种属性，只有在所含物质的多少发生变化时才会改变。此题主要考查学生对物质概念的理解和掌握，明确各个物理量的真正含义后，可顺利解决此题。2. 解：因热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，所以，由内燃机的能量流向图可得，内燃机的热机效率：=1-25%-40%=35%。故选：B。燃料燃烧的内能减去机械自身消耗能量和废气带走能量的百分比，即为获得有用机械能的百分比，也就是该内燃机的热机效率。本题考查了热机效率的计算，明确热机效率的含义是关键。3. 解：A、冒“黑烟”说明燃烧不充分，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值就小，所以效率降低，故A不正确；B、打开香水瓶闻到香味说明分子在不停地做无规则运动，故B正确；C、从蒸笼里拿出的馒头，放一阵子变凉了，是通过热传递的方式改变了馒头的内能，故C错误；D、海边昼夜温差较小，是因为水的比热容大，一定质量的海水吸收(或放出)较多的热量而自身的温度却改变不多。白天，阳光照在海面上，水的温度在升高的同时吸收大量的热，使海边附近的温度不致升得太高，晚上，气温降低，海水的温度在降低的同时放出大量的热，使海边附近的温度不致降得太低，所以海边昼夜温差较小，故D错误；故选B。(1)热机的效率是指用来做有用功的能量占燃料完全燃料放出的总能量的百分比，据此结合现象可分析对效率的影响。(2)一切分子都是在无规则运动的；(3)改变物体内能的方式有两种：做功与热传递，热传递是能量的转移过程，做功的实质是能量的转化过程；(4)水的比热容比较大，质量相同、吸收相同的热量时，温度变化比较小。本题主要考查学生对：扩散现象、汽油机的燃料燃烧、内能、水比热容大的特点在生活中的应用的掌握情况，综合性较强，需要学生多方联系、认真思考解答。4. 解：A、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，故A错；B、甲燃料完全燃烧放出的热量比乙燃料完全燃烧放出的热量多，但没有说明质量相同，甲的热值不一定比乙大，故B错；C、燃料的热值越大，但燃料燃烧不一定完全燃烧，质量不定，放出的热量不一定多，故C错；D、烟煤的热值是2.9107J/kg，则完全燃烧1kg烟煤能放出2.9107J热量，正确。故选D。1kg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，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关。本题考查了学生对燃料热值是燃料特性的理解与掌握，是经常考的题型，充分理解“热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关”。5. 解：用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机的效率，在工作过程中，损失的能量越少，热机的效率越高。A、蒸汽机的燃料是在机器的外部燃烧，热损失最多，效率最低.此选项错误；B、目前有些新型燃料汽车，实现了“零排放”，减少了污染，提高了效率，但效率不会达到100%.此选项错误；C、热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率一定小于100%.此选项错误；D、热机能量损耗包括燃料不完全燃烧损失掉的能量、机体散热损失掉的内能、废气带走的内能、克服机件摩擦损失掉的能量，跟路面摩擦无关，所以热机效率一定低于100%.路面摩擦力是汽车做有用功的因素之一.此选项正确。故选D。(1)热机效率的概念：用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比.在工作过程中，损失的能量越少，热机的效率越高。(2)任何机器的效率都不可避免的做额外功，效率不可能达到100%。本题考查了学生对热机效率的了解与掌握，理解热机效率小于1，属于基础题目。6. 解：A、无论科技如何发展，热机的效率可以提高，总存在摩擦、要做额外功，效率一定不会达到100%，故A错误；B、做功冲程中的能量转化是内能转化为机械能，故B错误；C、热机常用水做冷却剂，是因为水的比热容大，故C错误；D、热机是把内能转化为机械能的装置，火箭属于热机，故D正确；故选D。(1)任何能量转化过程都伴随能量的损失，所以转化效率不可能达到100%；(2)热机工作过程中，在压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能；(3)因为水的比热容较多，常用来做冷却剂；(4)热机是把内能转化为机械能的装置。此题考查的是热机工作过程中能量的转化和效率问题.需要清楚的是：能量转移和转化的过程，一定伴随能量的损失，所以转移(转化)效率一定小于1。7. 解：A、功率是表示物体做功快慢的物理量，与热机的效率是完全不同的概念，故A错误；B、甲柴油机的效率比乙柴油机的效率低，说明乙柴油机用来做有用功的能量占总能量的百分比大，故B正确；C、虽然甲的效率比乙低，但不清楚两台柴油机做功多少的情况下，无法确定谁消耗的燃料多，故B错误；D、相同时间内消耗燃料的多少与功率有关，与效率无关，故D错误。故选B。热机的效率是指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.比值越大，热机的效率越高。此题主要考查了热机效率的概念，是一道很好的基础性题目。8. 解：(1)天然气与其它燃料相比较，天然气的热值大，燃烧时产生废气污染小，所以选择使用天然气；(2)热值是燃料的一种特性，与质量的大小无关.当天然气用掉一部分后，剩余天然气的热值不变。故答案为：热值；不变。(1)根据天然气和与其它燃料的热值大小分析；(2)热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关。本题主要考查了学生对热值的特性的掌握和运用，难度不大。9. 解：在内燃机的压缩冲程中，活塞压缩气体做功，使气体的内能增大，温度升高，机械能转化为内能；做功冲程，高温高压燃气对活塞做功，自身内能减小，活塞机械能增加，即将内能转化为机械能；完全燃烧500kg汽油放出的热量：Q=mq=0.5kg4.6107J/kg=2.3107J；故答案为：做功；2.3107；(1)在汽油机的四个冲程中，机械能转化为内能的是压缩冲程，内能转化为机械能的是做功冲程；(2)根据Q=mq求出放出的热量；本题主要考查对热机各冲程特点的了解和热值计算公式的理解和掌握，基础性题目。10. 解：在热机的能量损失中，废气带走了大部分的热量，所以“蜗轮增压”利用热机排出的废气带动蜗轮旋转，充分利用了废气带走的热量，提高了热机的效率。故答案为：减小；提高。要解决此题，需要掌握热机效率的概念，即用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比.减少能量的损失可以提高热机的效率。燃料燃烧得越充分，热机的效率会越高.燃料燃烧产生的能量一部分用来克服机械摩擦，一部分由机器直接散失掉，还有一部分被废气带走，剩下的才是用来做有用功能量。此题通过“蜗轮增压”考查了提高热机效率的途径，具有实际意义。11. 解：氢气的热值为1.4108J/m3，表示的物理意义是：1m3的氢气完全燃烧放出的热量是1.4108J；完全燃烧5m3的氢气可放出热量：Q=Vq=5m31.4108J/m3=7108J；因为热值是燃料的一种性质，只与燃料的种类和状态有关，故一罐氢气用去了一半，则剩余氢气种类不变，热值不变，所以剩余氢气热值为1.4108J/m3。故答案为：1m3氢气完全燃烧放出的热量是1.4108J；7108；不变。(1)热值的定义是：1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值；(2)知道氢的热值和质量，根据Q=mq求出氢气完全燃烧放出的热量；(3)热值跟燃料的种类有关，跟燃料是否完全燃烧，质量多少都没有关系。解决此类问题要结合热值的物理意义及热量的计算公式进行求解。12. 解：(1)分析表格数据可知，在燃烧了质量相等的煤油和酒精，加热两个烧杯中质量相等的水时，甲杯水的温度升高的较多，即甲煤油灯燃烧产生的热量多，所以煤油的热值大；(2)因为燃料不可能完全燃烧且燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小，因此这样的计算结果不太准确。故答案为：(1)煤油；(2)不太准确；燃料不可能完全燃烧或燃料放出的热量不能完全被水吸收。(1)由表格数据可知，在其它条件相同时，甲杯水的温度升高的较快，即甲煤油灯燃烧产生的热量多，所以其热值大；(2)燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小。此类实验问题，要结合控制变量法进行分析研究，通过观察温度的变化判断燃料热值的大小。13. 解：(1)由沸腾特点可知，虽然继续吸热，但温度不变；(2)由图象知小明3min水沸腾，小华6min水沸腾，俩人所用酒精灯相同，初温都是90，故最可能的原因是杯中水的质量过