14.2热机的效率（原卷版）-2

14.2热机的效率（原卷版）考点直击考点直击典例分析＋变式训练典例分析＋变式训练考点1燃料的热值及其计算（1）热值概念：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，符号时q。①对于气体燃料而言，热值的定义是1m3的某种燃料完全燃烧时放出的热量。②热值是燃料的一种属性。（2）热值单位：焦/千克（J/kg），读作焦每千克。

（3）公式：Q=mqM——燃料的质量——单位千克（kg）；q——燃料的热值——单位焦/千克（J/kg）；Q——燃烧放出的热量——单位焦耳（J）。

（4）热值的物理意义：热值表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量的多少，如木炭的热值为3.40×107J/kg。

（5）同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值不同。

【典例1】（2021秋•东港区期末）关于燃料的热值，下列说法正确的是（）A．燃料燃烧时放出的热量叫做燃料的热值 B．热值大的燃料比热值小的燃烧时放出的热量多 C．10kg木炭比1kg木炭的热值大 D．燃料燃烧时放出热量的多少与是否完全燃烧有关【典例2】（2022•西吉县一模）小明在参加中考体育考试的过程中，其身体消耗的总能量为4.8×105J，这些能量相当于完全燃烧kg干木柴所释放的热量；当干木柴燃烧了一半，则剩余干木柴的热值为J/kg。（q干木柴＝1.2×107J/kg）【典例3】（2021秋•紫金县期末）已知天然气的热值为3.2×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。求：（1）完全燃烧1.4×10﹣2m3天然气放出的热量；（2）若某天然气灶的效率为60%，则这些天然气可将质量为3.8kg、初温为25℃的水加热到多少摄氏度？（当地的大气压强为标准大气压）【变式训练1】（2021秋•博望区校级期末）关于热值的下列说法中正确的是（）A．燃料燃烧时，随着不断放热，它的热值越来越小 B．采取措施使燃料燃烧更充分，就可以提高燃料的热值 C．任何燃料实际燃烧时放出的热量，都比按热值计算出来的数值小 D．煤油的热值比酒精大，就是说煤油完全燃烧放出的热量比酒精多【变式训练2】（2022•剑阁县模拟）2021年4月29日，天和核心舱搭乘长征五号B遥二运载火箭发射升空，如图所示，这是国内首个空间站，中国也成为全球第三个独立建造空间站的国家。长征五号B火箭使用的燃料是液氢，其中芯二级液氢质量为104kg，这些燃料完全燃烧释放出的热量是J，若这些热量有20%被水吸收，能够使kg的水温度从20℃升高到100℃[结果保留2位有效数字，q液氢＝1.4×108J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。【变式训练3】（2021秋•东港区校级期末）小明采用如图所示的装置进行进行探究“质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”。燃料加热前的水温/℃燃料燃尽后的水温/℃酒精2565纸片2544（1）探究过程中，要控制两套装置中燃料的质量和水的（选填“初始温度”、“质量”）一定要相等。（2）实验后，可以通过比较（填“加热时间”或“水升高的温度”）来比较酒精和碎纸片放出的热量多少。（3）从表格中数据可以发现，质量相同的酒精和碎纸片都充分燃烧后，放出的热量多。（4）通过实验表明，质量相等的不同燃料，充分燃烧所放出的热量一般是（填“相同”或“不同”）的。（5）在学习时，我们把燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比称为热值，用q表示，这里定义热值的方法，我们称之为比值法，热值是能够燃烧的物质的属性。下列几个用比值法定义，并反映物质属性的物理量有：（填写序号）。①速度②功率③比热容④压强【变式训练4】（2021秋•建瓯市校级期末）合理分类和利用垃圾可以保护环境、变废为宝。在一定条件下，1t分类后的垃圾能“榨”出140kg燃料油，若燃料油的热值为3.0×107J/kg。求：[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]（1）140kg燃料油完全燃烧能释放多少热量？（2）若这些热量完全被水吸收，可以将质量为多少的初温30℃的水加热至80℃？考点2热机的效率（1）定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率，其表达式为：，由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1；

（2）热机在工作过程中造成能量损失的因素有：

①燃料很难全部燃烧；

②排出的废气带走能量；

③热机部件要散热；

④克服运转机件之间的摩擦消耗能量．

（3）提高热机效率的方法：

①尽量让燃料充分燃烧；

②设法利用废气的能量；

③减少能量损失；

④保证良好的润滑。【典例4】（2021秋•洛龙区校级期末）两台汽油机，甲的效率为35%，乙的效率为25%，这两个数据表示（）A．甲机做的功比乙机的多 B．甲机的功率比乙机的大 C．在相同时间内甲机燃烧的汽油较乙机多 D．在消耗相同的汽油时，甲机做的有用功比乙机多【典例5】（2021秋•青龙县期中）如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（）A．η＝×100% B．η＝×100% C．η＝×100% D．η＝×100%【典例6】（2022•宿州一模）在一段平直的公路上汽车匀速行驶1h，行驶的平均功率为21kW，效率为30%，这段时间内汽车至少消耗L汽油（汽油的热值为3.5×107J/L）。【典例7】（2021•大庆）某汽车在水平地面上以25m/s的速度匀速行驶，行驶600s汽车发动机产生的牵引力所做的功为3×107J，消耗汽油1kg（假设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值取q＝5×107J/kg，g＝10N/kg）。针对这一过程，求：（1）汽车行驶的路程；（2）汽车受到的阻力；（3）汽车发动机的效率。【变式训练1】（2021•宝安区校级一模）甲、乙两台内燃机，甲的效率为35%，乙的效率为25%，这两个数据表示（）A．内燃机甲做的功比内燃机乙做得多 B．内燃机甲的功率比内燃机乙的功率大 C．在相同时间内内燃机甲燃烧的燃油比内燃机乙多 D．在消耗相同的燃油时，内燃机甲做的有用功比内燃机乙做的有用功多【变式训练2】（2021秋•西峡期中）如图所示为内燃机的能量流向图，热机效率η不等于（）A．×100% B．×100% C．×100% D．×100%【变式训练3】（2021秋•清苑区校级期末）一台四冲程汽油机所用汽油的热值是4.6×107J/kg，完全燃烧2g汽油所释放的热量是J，若热机效率为40%，燃烧2g汽油转化的机械能是J。【变式训练4】（2021•青秀区校级模拟）近年来，我国多个城市成功实现氢燃料新能源公交车投放使用。某新能源公交车在平直的公路上匀速行驶4km，用时6min，发动机输出功率保持70kw，此过程共消耗氢燃料0.3kg，已知氢燃料的热值为q氢＝1.4×108J/kg，在匀速行驶过程中，求：（1）公交车的速度；（2）公交车做的有用功；（3）发动机的效率。考点3有关热机的计算（1）热机一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。（2）对于公式可推导出的公式：【典例8】（2021秋•宁德月考）一台四冲程内燃机飞轮转速为3600转/分钟，它1秒内完成了（）A．60个冲程，做了30次功 B．120个冲程，做了120次功 C．240个冲程，做了60次功 D．120个冲程，做了30次功【典例9】（2022•金水区校级模拟）某汽油机飞轮的转速为3000转/分，则这台汽油机在1分钟内对外做功次，共完成了个冲程。【变式训练1】（2021秋•保定期末）一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1800r/min，则该汽油机每秒钟内完成的冲程数和对外做功的次数分别是（）A．60和15 B．30和30 C．15和15 D．60和30【变式训练2】（2022春•江阴市期中）一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3000r/min，该柴油机活塞1s对外做功次。若其效率为40%，消耗5kg的柴油转化成的机械能是J。（q柴油＝4.3×107J/kg）【变式训练3】（2021秋•东港区校级期末）一单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min，则1s对外做功次，若其效率为30%，消耗100g汽油，对外做功多少J？若水箱中5kg水由20℃升高到100℃，水吸收多少J热量？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）；q汽油＝4.6×107J/kg）]课堂巩固训练课堂巩固训练一、选择题。1．（2021秋•灌南县期末）一瓶酒精用去一半后，剩下的酒精（）A．热值不变，比热容减小一半 B．热值不变，比热容不变 C．热值和比热容都减小一半 D．热值减小一半，比热容不变2．（2021秋•怀仁市期末）甲、乙两种燃料，甲的质量是乙的2倍，甲、乙完全燃烧后放出的热量之比为3：2，则甲、乙两种燃料的热值之比为（）A．3：4 B．4：3 C．2：3 D．3：23．（2021秋•兖州期末）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%，则完全燃烧2g汽油（热值为4.6×107J/kg）获得的机械能是（）A．2.76×104J B．3.22×104J C．0.92×104J D．2.3×104J4．（2021秋•新都区期末）有甲、乙两台柴油机，在相同的时间内，它们所做的有用功之比是5：4，消耗柴油的质量之比是3：2，那么它们的效率之比是（）A．15：8 B．5：6 C．6：5 D．1：15．（2021•荣县校级模拟）一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min，则该汽油机每秒钟内完成的冲程数和做功的次数分别是（）A．40和10 B．20和20 C．10和10 D．40和206．（2021秋•南充期末）一台单缸四冲程汽油机正常工作时飞轮的转速为1800r/min，那么1s内该汽油机做功的次数为（）A．l800次 B．30次 C．15次 D．2次7．（2021秋•通辽期末）一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是1800r/min，该汽油机每秒钟内完成的冲程数、做功次数分别是（）A．3015次 B．6015次 C．12030次 D．1560次8．（2021•容县模拟）如图所示装置甲、乙和丙完全相同，燃料质量均为10g，烧杯内液体初温和质量都相等，燃料完全燃烧完后，液体均未沸腾，液体的末温分别为t甲、t乙和t丙，且t甲＞t乙＞t丙，则下列说法正确的是（）A．燃料b放出热量最多 B．液体2吸收的热量最少 C．燃料a的热值比燃料b的大 D．液体1的比热容比液体2的大二、填空题。9．（2022•淮北一模）我国研发制造的大容量海上风电机组、超长叶片、漂浮式风电机组、长距离输电工程等一系列海上风电关键技术均取得重要突破，技术创新能力处于全球第一梯队。某台风电机发电5kW•h，若通过燃烧煤来获得这些电能，则至少需要完全燃烧kg的煤。（煤的热值取3.0×107J/kg）10．（2022•香洲区校级开学）某中学为学生供应开水，用焦炭作为燃料，已知焦炭的热值是3×107J/kg，现有8.4kg完全燃烧了4.2kg的焦炭，放出的热量J；设该热量有25%被水吸收，能将kg的水从25℃加热到100℃，剩余焦炭的热值为J/kg[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。11．（2022•南海区一模）某城市一种燃烧柴油的公交车，满载时的总重为2×105N，发动机的额定功率是100kW，以额定功率匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍，百公里耗油是20L。公交车轮胎比普通汽车的轮胎宽是为了（选填“增大”或“减小”）车辆对地面的压强。公交车以额定功率匀速直线行驶时，公交车消耗20L柴油做的机械功是J，以额定功率匀速行驶时的效率是。（柴油的热值取5×107J/kg，密度取0.8×103kg/m3）12．（2021秋•九龙坡区期末）如图是四冲程汽油机的工作过程中冲程；若该汽油机功率为8kW，工作1小时使用的乙醇汽油燃烧产生的热量是7.2×107J，则汽油机工作的效率为。13．（2022•娄星区模拟）如图所示是一台单缸四冲程汽油机的工作示意图。将内能转化为机械能的是图；若汽油机飞轮转速为3600r/min，则汽油机1s内对外做功次。14．（2022•拱墅区校级三模）一台四冲程汽油机，其中冲程将机械能转化为内能；飞轮转速为2400r/min，该汽油机1s对外做功次，若每次做功735J，该内燃机的功率W。三、实验探究题。15．（2022•娄星区模拟）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，甲、乙、丙烧杯内的液体质量也都相同。（1）液体a沸腾图如图丁所示，则a液体的沸点为℃，第10秒的内能（选填“大于”“等于”“小于”）第12秒的内能；（2）若要比较不同燃料的热值，应选择两图来进行实验；（3）在比较不同液体的吸热能力实验中，若已知液体a的吸热能力更强，则实验中a、b升高相同温度，消耗的燃料更多（选填“a”或“b”）。16．（2022春•桥西区月考）如图所示的实验装置可以模拟大自然中“雨”的形成。（1）用酒精灯对烧瓶加热，在烧瓶口会冒出许多“白气”，这是（选填“空气中原有”或“烧瓶中冒出”）的水蒸气发生形成的。（2）实验中，金属盘底部会有水滴不断滴下，就类似于大自然中的“雨”，如果想让“雨”下得更大一些，则可在金属盘内加（选填“热水”或“冰块”）。（3）若实验中燃烧了3g酒精，则酒精完全燃烧会放出J的热量（q酒精＝3.0×107J/kg）。四、计算题。17．（2021秋•巫溪县期末）天然气是一种洁净环保的优质能源，目前已被更广泛地使用。若某家庭一个月使用了14m3的天然气，这些天然气完全燃烧放出的热量为多少？若天然气