北师大版初中九年级物理第十章机械能、内能及其转化六燃料的利用和环境保护课件

第十章机械能、内能及其转化六、燃料的利用和环境保护基础过关全练知识点1燃料的热值1.(新素材·现代科技)2023年12月21日21时35分,

神舟十七号航天员完成出仓活动,顺利维修了天和核心舱的

太阳翼。神舟十七号的运载火箭用了液态氢作燃料,主要原

因是液态氢的 (

)A.密度大

B.热值高C.沸点高

D.燃点高B解析运载火箭用了液态氢作燃料,主要原因是液态氢热值

高。燃烧相同质量的燃料,释放的热量更多。故选B。2.(2023江苏宿迁中考改编)反复弯折铁丝,铁丝弯折处会很

烫,铁丝内能是通过

(选填“热传递”或“做功”)的

方式增加,此能量的转化与四冲程汽油机的

冲程相

同。某汽车每一百千米耗油5kg,这些汽油完全燃烧可放出

的热量是

J。(q汽油=4.6×107J/kg)做功压缩

2.3×108解析反复弯折铁丝是通过做功的方式使铁丝的内能增加,

此过程是机械能转化为内能。四冲程汽油机的压缩冲程中

活塞对燃料混合物做功,使燃料混合物的内能增加,是机械能

转化成内能。某汽车每一百千米耗油5kg,这些汽油完全燃

烧可放出的热量Q=mq=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J。3.(2024辽宁锦州黑山期中)燃烧1m3的煤气大约能放出热量

3.9×107J,某市管道煤气收费标准为2.87元/m3,有一户人家在

一个月内烧煤气消耗了1.17×109J热量,这个月应交煤气费

元。

86.1解析一个月内燃烧的煤气体积V= = =30m3;所以这个月应该缴煤气费为:2.87元/m3×30m3=86.1元。知识点2燃料的有效利用4.(2023湖北随州中考)汽车是现代生活中最常见的一种交通

工具,如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。

下列有关说法正确的是 (

)

AA.甲图是压缩冲程,活塞对汽缸内的气体做功,气体的温度升

高B.由乙图可知该汽油机的效率是30%C.汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分,这会降低燃料的热值D.为节能,冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖,该举

措大大提高了燃料的热值解析根据图甲可知,两个气门关闭、活塞上行,为压缩冲

程,活塞对汽缸内的气体做功,机械能转化为内能,气体的温

度升高,A正确;热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃

烧放出的热量的比值,由图可知,输出有用功所占比例为:10

0%-36%-30%-6%=28%,即该汽油机的效率为28%,B错误;热

值是燃料本身的一种特性,只与燃料本身有关,和燃料的质

量、放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低等因素无

关,C、D错误。故选A。5.(2023辽宁沈阳中考)校车在某段平直路面上以36km/h的

速度匀速行驶10min,通过的路程为

km;若在此过程中

消耗1kg柴油,发动机输出有用的机械功为1.72×107J,校车发

动机的效率为

%。(柴油热值为4.3×107J/kg)

6

40解析校车的速度v=36km/h,行驶的时间t=10min= h,校车通过的路程s=vt=36km/h× h=6km;1kg柴油完全燃烧放出的热量Q放=mq柴油=1kg×4.3×107J/kg=4.3×107J,则校车发动机

的效率为η= ×100%= ×100%=40%。6.某型号汽车在车型测试中,在一段平直公路上匀速行驶了3

6km,用时0.5h,汽车的总质量为3×103kg,受到的阻力为车重

的0.12倍,已知这一过程消耗燃油15L,假设燃油完全燃烧,燃

油密度为0.8×103kg/m3,燃油热值为4.5×107J/kg,g取10N/kg。(1)若该汽车在平直的公路上匀速行驶的路程为s,发动机牵

引力为F,发动机效率为η,燃油的热值为q,请推导证明该汽车

在这段路程内消耗燃油质量的表达式m= ;(2)求该汽车发动机的效率。解析

(1)燃油完全燃烧放出的热量Q放=mq,发动机牵引力做的功W有用=Fs,因为ηQ放=W有用,所以ηmq=Fs,则m= ;(2)汽车的重力为G=m车g=3×103kg×10N/kg=3×104N,因为汽车匀速行驶,所以牵引力F=f=0.12G=0.12×3×104N=3.6×103N,牵引力做的功为W有用=Fs=3.6×103N×36×103m=1.296×108J,消耗燃油的质量为m=ρ油V油=0.8×103kg/m3×15×10-3m3=12kg,燃油完全燃烧释放的热量为Q放=mq=12kg×4.5×107J/kg=5.4×108J,则该汽车发动机的效率为η= ×100%= ×100%=24%。能力提升全练7.(中华优秀传统文化)(2023吉林长春中考,10,★☆☆)如图所

示是我国《农书》中记录的槽碓(duì)。大木勺积水较多会

下沉,使石锤上升;当大木勺内的水流出变轻后,石锤落下击

打石臼内的谷物。该槽碓 (

)BA.机械效率可达100%B.是杠杆C.机械效率可超过100%D.是热机解析任何机械使用时,都不可避免地做额外功,任何机械的

效率都不可能达到或超过100%,A、C错误;结合图片和生活

经验,槽碓在使用过程中,是绕着固定点转动的硬棒,属于杠

杆,B正确;槽碓使用时将水的机械能转化为石锤的机械能,没

有将内能转化为机械能,不属于热机,D错误。故选B。8.(新素材·现代科技)(2023广西中考,17,★☆☆)2023年5月30

日,搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭

发射成功。火箭升空时,燃料燃烧释放的内能转化为

能,散失的能量越少,发动机效率越

(选填“高”或

“低”)。机械高解析火箭升空时,燃料燃烧过程中,将化学能转化为内能,

又将内能转化为火箭的机械能;内燃机的效率等于用来做有

用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,散失的能量越

少,转化成的有用功越多,发动机的效率越高。9.(2023四川南充中考,14,★★☆)某单缸四冲程汽油机,飞轮

每分钟转3000转,则每秒对外做功

次,每次对外做功1

15J,该汽油机的效率为25%,连续工作1小时需消耗汽油

kg(q汽油=4.6×107J/kg)。25

0.9解析

该单缸四冲程汽油机的飞轮转速:3000r/min=50r/s,

即汽油机飞轮每秒转50圈,由于四冲程汽油机1个工作循环

完成4个冲程,飞轮和曲轴转2圈,对外做功1次,所以该汽油机

每秒对外做功25次;汽油机1小时对外所做的功:W总=3600×2

5×115J=1.035×107J,汽油完全燃烧放出的热量:Q放= = =4.14×107J,消耗汽油的质量:m= ==0.9kg。10.(2023陕西中考A卷,14,★★☆)在标准大气压下,使用煤气

灶将2kg的水从20℃加热到100℃,水吸收的热量是

J,若不计热量损失,此过程需要完全燃烧

kg的煤气,这是通过

的方式增加了水的内能。未使用完的煤气的热值

(选填“变大”“变小”或“不变”)。[水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃),煤气的热值q气=4.2×107J/kg]6.72×105

0.016热传递不变解析由公式可知,水吸收的热量:Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/(kg·

℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J;不计热量损失,根据Q吸=

Q放=mq,所以需要完全燃烧煤气的质量:m= = =0.016kg;用煤气灶烧水的过程中,能量发生了转移,是通过

热传递的方式使水的内能增加;热值是燃料的一种特性,未使

用完的煤气的热值不变。11.(2023安徽合肥蜀山校级月考,17,★★☆)如图所

示,A、B、C三个实验装置完全相同,燃料的质量都为12g,烧

杯内液体的质量都相同。

(1)利用B、C装置进行“比较不同燃料的热值”实验,通过

反映燃料完全燃烧放出的

热量;分析表一数据可知,燃料

(选填“a”或“b”)

的热值较大。表一:燃料加热前液体b的温度/℃燃料燃尽后液体b的温度/℃a2544b2534温度计示数的变化量

a(2)利用A、B装置进行“比较不同物质的比热容”实验,通

过

反映物质吸收的热量;分析表二数据可知,液体

(选填“a”或“b”)的比热容较大。表二:加热时间/min0123456液体a的温度/℃25272931333537液体b的温度/℃25262728293031加热时间

b解析

(1)在“比较不同燃料的热值”实验中,通过温度计示

数的变化量反映燃料完全燃烧放出的热量;分析表一数据可

知,加热前液体b的温度相同,燃料燃尽后,燃料a所加热的液

体b的温度较高,故燃料a的热值较大;(2)在“比较不同物质

的比热容”实验中,通过加热时间反映物质吸收的热量;分析

表二数据可知,液体的初温相同,加热至相同温度,液体b用的

时间长,吸收的热量多,故液体b的比热容较大。12.(2023甘肃兰州中考,23,★★☆)一辆燃油汽车沿平直公路

匀速行驶了108km,所用时间为1h,消耗汽油10kg,汽车在行

驶过程中所受阻力恒为1380N(汽油的热值q汽油=4.6×107J/

kg)。求:(1)汽车行驶的速度;(2)牵引力的功率;(3)汽车发动机的效率。解析

(1)汽车行驶的速度v= = =108km/h=30m/s;(2)汽车沿平直公路匀速行驶,牵引力和阻力是平衡力,牵引

力F=f=1380N,牵引力的功率P= = =Fv=1380N×30m/s=4.14×104W;(3)牵引力做的功W=Pt=4.14×104W×3600s=1.4904×108J汽油完全燃烧放出的热量Q=mq汽油=10kg×4.6×107J/kg=4.6×

108J汽车发动机的效率η= ×100%= ×100%=32.4%。13.(2024湖北浠水英才学校期中,18,★★★)如图所示是一台手扶双轮压路机,质量为550kg(水箱未装水时的质量),水箱容积为15L。在一次压路作业中(水箱装满水),以0.2m/s的速度在水平路面上匀速行驶10min,行驶过程中受到的平均阻力是总重的0.4倍。问:(g取10N/kg,柴油的热值取4×107J/kg)(1)压路机在这次压路作业中牵引力做的功是多少?(2)若发动机效率为30%,这次作业要消耗多少千克柴油?(3)水箱装满水是为了降低发动机的温度,确保发动机正常工作,当满水箱的水从20℃上升到80℃可以吸收多少热量?[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]

解析

(1)根据密度公式得,水箱中水的质量m水=ρV=1.0g/cm3×15×103cm=15000g=15kg,水的重力G水=m水g=15kg×10N/kg=150N,压路机的重力为G压路机=m压路机g=550kg×10N/kg=5500N,压路机静止时对水平地面的压力等于自身的重力加上水的重力,F=G压路机+G水=5500N+150N=5650N,压路机匀速前进时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,即F牵=f=0.4G总=0.4×5650N=2260N,压路机在这次压路作业中运动的距离s=vt=0.2m/s×10×60s=120m,牵引力做的功:W=F牵s=2260N×120m=2.712×105J;(2)由η= 得,柴油完全燃烧释放的热量:Q放= = =9.04×105J,由Q放=mq可得,消耗柴油的质量:m= ==0.0226kg;(3)水吸收的热量:Q吸=cm水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×15kg×(80℃-20℃)=3.78×106J。方法指导

(1)压路机静止时对水平地面的压力等于自身的

重力加上水的重力,压路机匀速前进时处于平衡状态,受到的

牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,即F=f=0.4G总;已

知速度和时间,根据速度公式的变形式s=vt可求出运动的距

离,根据W=Fs求出牵引力做的功;(2)根据η= ×100%求出柴油完全燃烧释放的热量,利用Q放=mq求出消耗柴油的质量;

(3)根据Q=cmΔt求解。素养探究全练14.阅读短文,回答问题。爆米花爆米花是一种很受欢迎的食品,通常由玉米粒加工而成。那

么玉米粒是如何变成爆米花的呢?传统的爆米花机实际上是一个带有密封盖的铁罐。加

工爆米花时,用煤炉给装有玉米粒的爆米花机加热,密封在罐

里的玉米粒温度不断升高,其中的水分逐渐变成水蒸气,玉米

粒内部压强不断增大。部分水蒸气从玉米粒中跑出,进入铁

罐内,而铁罐内气体的温度也在不断升高,压强越来越大。玉米粒像吹足气的小气球,但由于受