熱機效率專題練習(含答案解析)

熱機效率專題練習―、計算題某家庭用的燃氣熱水器，將20kg的水從20T加熱到70T,完全燃燒了0.2kg的燃氣。已知水的比熱容為4.2x103j/(kg-°C)，燃氣的熱值為5x107j/kg.求：燃氣完全燃燒放出的熱量％；水吸收的熱量Q2；該熱水器燒水的效率小某團隊在海拔3000多米的高山上野營時，使用鐵鍋燒水，他們發(fā)現(xiàn)把體積為2L的水從10C加熱到85C時，共消耗了0.5血的干木柴。2水=4.2x103J/(kg-°C),q=九2x107]/kg,p水=LOx103kg/m3)求：干木柴完全燃燒放出的熱量。水吸收的熱量。鐵鍋燒水的效率。用某燃氣鍋爐燒水時，把質(zhì)量為500kg，初溫為20C的水加熱到100C,共燃燒了12m3天然氣，已知水的比熱容c水=4.2x103]/(kg?C)，天然氣的熱值q=4.2x107〃m3,求：水吸收的熱量；(2)燃氣鍋爐燒水時的效率；如圖是一款無人駕駛汽車?汽車自動駕駛時使用雷達傳感器，以及激光測距器來了解周圍的交通情況如果該車以72km/h的速度在一段平直的公路上勻速行駛8m，消耗92號汽油1.5厶?假設汽油完全燃燒，汽油機的效率為30%?在此路段運動過程中，(汽油密度為0.8x103幼/加，汽油熱值為4.5x107〃d),求：汽油是 (選填“可再生能源”或者“不可再生能源”)；完全燃燒1.5厶汽油釋放的能量；該汽車在此路段運行時間是多少？該汽車發(fā)動機做的有用功是多少？

5.某品牌家用小汽車行駛100km消耗汽油5kg(相當于7升汽油)，已知汽油的熱值為4.6x107J/kg，汽油價格為6元/升求完全燃燒5kg汽油放出的熱量；汽車行駛100km耗油的費用.2014成都“西博會”展示的某型號的房車測試時，在一段平直公路上勻速行駛了36km，用時半小時，車的總質(zhì)量為3X103kg,受到的阻力為車重的0.1倍，其中g=10N/kg.求：該房車的行駛速度；該房車牽引力所做的功；已知這一過程消耗燃油1.5X102m3，則熱機在這一過程中消耗的總能量(假設燃油完全燃燒，燃油密度為0.8X103幼/m3，燃油熱值q為4.5X107〃幼)；該房車發(fā)動機的熱機效率。一輛小轎車以某一速度在平直路面上勻速行駛100km，消耗汽油7kg.若這輛轎車以該速度勻速行駛時汽油機產(chǎn)生的牽引力為966N，(所用汽油的熱值為4.6X107〃^，密度為0.7X103幼加3)，求：這些汽油完全燃燒放出的熱量；該汽車在這段路程中做的有用功；(3)該汽車汽油機的效率.8.現(xiàn)有一臺單杠汽車發(fā)動機，其主要技術指標如下表所示，其中排量即為氣缸工作容積，等于活塞-:的面積與活塞上下運動的距離(即沖程長)的乘積，轉(zhuǎn)速表示每分鐘飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)?求： .8.發(fā)動機做功一次是多少焦耳？ '：若在做功沖程里，燃氣對活塞壓強可以看作恒壓，則壓強多大？排量2.0厶輸出功率120kW轉(zhuǎn)速6000r/min一輛汽車的發(fā)動機每消耗柴油40kg，做有用功9=3.3X108/，那么40kg柴油完全燃燒放出的熱量是多少？這輛汽車發(fā)動機的效率是多少？(柴油的熱值g=3.3X10〃/幼)小明家的天然氣熱水器將質(zhì)量為40kg、溫度為15°C的自來水加熱到40°C，消耗的天然氣體積為0.16m3(假設天然氣完全燃燒)，已知水的比熱容為4.2X103“k9?C),天然氣的熱值為3.2X107//m3，求：(1)水吸收的熱量；(2)該熱水器燒水時的效率.第3頁，共8頁答案和解析【答案】1.解：(1)燃氣完全燃燒放出的熱量：Q]=qm=5x107j/kgx0.2kg=1x107/；水吸收的熱量：Q2=cm(t—t0)=4.2x103j/(kg-°C)x20kgx(60°C—10°C)=4.2x106/；該熱水器燒水的效率：乃=役=4.2x106丿x100%=42%。Q1 1x107丿答：燃氣完全燃燒放出的熱量是1x107/;水吸收的熱量是4.2x106人該熱水器燒水的效率是42%。解：(1)干木柴完全燃燒放出的熱量Q“=mg=0.5^9x1.2x107〃k°=6x106/；放水的體積U水=2厶=2x10—3m3,由pi可得，水的質(zhì)量：vm=pV=1.0x103^n/m3x2x10-3m3=水水水 ，水吸收的熱量：Q=cm(t—q)=4.2x103〃(幼?C)x2幼x(85°C—10°C)=6.3x105丿，吸水水0鐵鍋燒水的效率為乃=弘x100%=6.3x105/x100%=10.5%。Q放 6x1呵答：(1)干木柴完全燃燒放出的熱量為6x106人水吸收的熱量為6.3x105人鐵鍋燒水的效率為10.5%。解：(1)在此過程中，水吸收的熱量：Q吸=5噸—5)=4.2x103〃(幼?°C)x500血x(100C—20C)=1.68x108J；天然氣完全燃燒放熱：q、=Vq=4.2x107//m3x12m3=5.04x108j，放鍋爐燒水的效率：耳=^吸=1,68x108丿x100%=33.3%Q放5-04x108/答:(1)水吸收的熱量為1.68x108丿；(2)鍋爐燒水的效率33.3%。不可再生能源解：(1)汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量：Q=mg=5^9x4.6x107丿=2.3x108/；汽車行駛100km耗油的費用：7升X6元/升=42元.答：(1)完全燃燒5kg汽油放出的熱量為2.3X108丿；(2)汽車行駛100km耗油的費用是42元.6.解：v=』==72km/hit0.5h車重G=mg=3X103kgx10N/kg=3X104N,車受到的阻力：/■=0.1XG=0.1X3X104N=3X103N,因為車勻速行駛,所以牽引力F=f=3X103N,牽引力做功：W=Fs=3X103NX36000m=1.08X108]有用 ,由P=得消耗燃油的質(zhì)量：卩m=pV=0.8X103Rg/w3X1.5X102m3=12kg，燃油完全燃燒放出的熱量(消耗的總能量)：Ws=Q、=mq=12kgX4.5X107]/kg=5.4X108/，總放房車的牽引力所做的功就是有用功,燃油完全燃燒放出的熱量就是房車所做的總功,耳=^有用X100%=h08x108/X100%=20%。"總 5.4X108丿 °總答：(1)該房車的行駛速度為72fcm/h該房車牽引力所做的功為1.08X108/；熱機在這一過程中消耗的總能量為5.4X108/；該房車的效率為20%。7.解:(1)7^9汽油完全燃燒釋放的熱量：Q放=mq=7kgX4.6X仙〃^=3.22X108人汽車在這段路程中做的有用功為：“=Fs=966NX100X103m=9.66X107/；汽車汽油機的效率：乃=~^X100%=9.66x1°7/x100%=30%。Q放 3.22X1°8丿答:(1)汽油完全燃燒放出的熱量為3.22X108人該汽車在這段路程中做的有用功為9.66X107/；汽車汽油機的效率為30%。解：(1)已知輸出功率是120kW,轉(zhuǎn)速為6000r/min,則轉(zhuǎn)動兩圈的時間為r=±s=0.002s,飛輪轉(zhuǎn)兩圈，對外做功一次；做一次功為：W=氏=1.2X105"X0.002s=240/；(2)已知單缸的排量是2厶=2X103m3，由公式W=pU變形可得：p=叱= 24°/ =1.2x105Pa；卩2x103m3答：(1)發(fā)動機做功一次是240J；若在做功沖程里，燃氣對活塞壓強可以看作恒壓，貝y壓強為1.2X105PQ.解：柴油完全燃燒放出的能量：Q=mg=40^9X3.3X107〃^9=1.32X109/；此熱機的效率為：耳沁X100%=3加10盯X100%=25%。Q 1.32X109/答：40kg柴油完全燃燒放出的熱量是1.32X109/；這輛汽車發(fā)動機的效率是25%。10.解：水的質(zhì)量m=40^9，水吸收的熱量：Q=cm(t—上0)=4.2X103〃(上9?°C)X40kpX(40°C—15°C)=4.2X106人吸0天然氣完全燃燒放出的熱量：0、攵=Ug=0.16m3x3.2X107〃m3=5.12X106/；該熱水器燒水時的效率：乃=2吸=4.2X106/X100%?82%Q放5?12X1呵答：(1)水吸收的熱量為4.2X106/；(2)該熱水器燒水時的效率為82%．【解析】(1)知道燃氣的體積和熱值，根據(jù)Q放=qm求出燃氣完全燃燒放出的熱量；知道水的質(zhì)量、水的比熱容以及初溫、末溫，根據(jù)Q吸=cm(r-4)求水吸收的熱量；根據(jù)乃=紜求出該熱水器燒水的效率。Q放本題考查了燃料完全燃燒釋放熱量公式和吸熱公式、效率公式的應用，是一道較為簡單的計算題。(1)知道干木柴的質(zhì)量和熱值，根據(jù)0放=^4求出干木柴完全燃燒放出的熱量；先根據(jù)密度公式求出水的質(zhì)量，又知道水的比熱容、初溫和末溫，根據(jù)Q吸=cm(r-4)求出水吸收的熱量;知道水吸收的熱量和干木柴完全燃燒放出的熱量，根據(jù)?=2吸X100%可以求出鐵鍋燒水的效率。Q放本題考查了密度公式、燃料完全燃燒放熱公式、吸熱公式及效率公式的應用，屬于基礎性題目，難度不大。(1)知道水的質(zhì)量、水的比熱容和水的初溫和末溫，利用吸熱公式求水吸收的熱量；知道天然氣的體積和熱值，利用q放=Ug計算煤氣完全燃燒放出的熱量，利用效率公式求燃氣灶燒水的效率。本題考查了學生對吸熱公式、燃料燃燒放熱公式、效率公式的掌握和運用，因條件已給出，難度不大。解：汽油是不可再生能源；汽油的體積U=1.5厶=1.5X10-3^3，由p=喉得消耗汽油的質(zhì)量：m=pV=0.8X103幼/九3x1.5X10—3m3=1.2k°；汽油完全燃燒釋放的能量：Q、=mg=1.2上9X4.5X107〃上9=5.4X107人放由u=$得r=s，t V如果該車以72km/h的速度在一段平直的公路上勻速行駛8km,汽車運行時間：上=』= _=1^=1x3600s=400s；v72km/h9 9(4)由乃=彳有得汽車發(fā)動機做的有用功：Q放W=Q耳=5.4X107Jx30%=1.62X107j有放答：(1)不可再生能源；完全燃燒1.5厶汽油釋放的能量為5.4X107/；該汽車在此路段運行時間是400s；該汽車發(fā)動機做的有用功是1.62X107J從能源是否可再利用的角度可把能源分為可再生能源和不可再生能源.人類開發(fā)利用后，在現(xiàn)階段不可能再生的能源屬于不可再生能源，汽油屬于化石燃料，不能短時期內(nèi)從自然界得到補充，屬于不可再生能源；在自然界中可以不斷再生、持續(xù)利用的能源，屬于可再生能源；根據(jù)密度公式求出消耗汽油的質(zhì)量，根據(jù)Q放=mg求汽油完全燃燒放出的能量；由u=目變開公式求該汽車在此路段運行時間；tw利用熱機效率公式乃=-有變形公式可求出發(fā)動機做的有用功.Q放本題考查了學生對能源的分類、密度、熱值、速度公式、能量利用效率公式的掌握和運用，明確哪些是有用能量、哪些是總能量是本題的關鍵.(1)汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量可以利用公式Q=mg進行求解；(2)已知消耗汽油的體積和單價，可求總費用.本題主要考查燃燒熱的計算，難度不大.(1)知道車行駛的路程和時間，利用v=:求車的速度；(2)知道車的質(zhì)量，利用G=m°求車重，而受到的阻力為車重的0.1倍，可求車受到的阻力；由于車勻速行駛，車受到的牽引力和阻力是一對平衡力，大小相等，可求牽引力大小，又知道行駛的路程，利用W=Fs求牽引力做功；⑶知道燃油的密度和體積，利ffim=pV求燃油的質(zhì)量，再利用Q放=mg求燃油完全燃燒放出的熱量，即熱機消耗的總能量；利用效率公式求該房車的效率。本題為力學、熱學、電學的綜合題，綜合考查了學生對重力公式、密度公式、功的公式、燃料完全燃燒放熱公式、效率公式、二力平衡條件的了解與掌握，要求靈活運用相關公式。(1)根據(jù)0放=九9求出燃料完全燃燒釋放的熱量；根據(jù)W=Fs求出發(fā)動機做的功；利用乃=嚴求出汽車汽油機的效率。放本題考查了效率公式、功的計算公式、燃料完全燃燒釋放熱量公式的應用。(1)發(fā)動機做的功W=Pt，將功率值代入即可求解；(2)在做功沖程里，燃氣對活塞所做的功可表示為W=尸厶=pS厶=pU,式中p表示燃氣對活塞的壓強，結合公式"=pV變形可得P=血，將功和單缸排量值