2024-2025學(xué)年九年級(jí)物理上冊(cè)2.3熱機(jī)效率課時(shí)同步練含解析新版教科版

Page7第3節(jié)熱機(jī)效率一、選擇題1.關(guān)于熱機(jī)效率，下列說法正確的是A．蒸汽機(jī)的效率高于汽油機(jī)的效率B．熱機(jī)所做有用功越多，它的效率就越高C．內(nèi)燃機(jī)的效率越高，它消耗的燃料就越少D．熱機(jī)效率越高，它將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的比例越大【答案】D【解析】A．蒸汽機(jī)的效率低于汽油機(jī)的效率，故A錯(cuò)；B．熱機(jī)的有用功多，與燃料完全燃燒放出的能量之比不肯定多，故B錯(cuò)；C．內(nèi)燃機(jī)的效率越高，完成相同的有用功時(shí)，消耗的燃料就越少，做功多少不確定，無法確定消耗的燃料多少，故C錯(cuò)；D．熱機(jī)的效率越高，說明內(nèi)能轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能與內(nèi)能的比值越大，故D正確。故選：D。如圖是某內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)的能量流向圖，該內(nèi)燃機(jī)的熱機(jī)效率是A．25% B．35% C．40% D．75%【答案】B【解析】因熱機(jī)的效率是指用來做有用功的能量與燃料完全燃燒產(chǎn)生的能量之比，所以，由內(nèi)燃機(jī)的能量流向圖可得，內(nèi)燃機(jī)的熱機(jī)效率：η=1–25%–40%=35%。故選B。下列關(guān)于熱機(jī)、熱機(jī)效率的說法正確的是（）A．汽油機(jī)、柴油機(jī)都有火花塞和噴油嘴這兩個(gè)關(guān)鍵部件 B．某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比叫這種燃料的熱值，單位是kg/J C．柴油機(jī)工作的效率是35%，說明它工作時(shí)柴油燃燒釋放的能量65%轉(zhuǎn)化為有用功D．四沖程內(nèi)燃機(jī)是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程的不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作的【答案】D【解析】A、汽油機(jī)和柴油機(jī)構(gòu)造不同。汽油機(jī)有火花塞，柴油機(jī)有噴油嘴。故A錯(cuò)誤；B、單位質(zhì)量的燃料完全燃燒時(shí)釋放出的熱量是燃料的熱值，所以熱值的單位是J/kg。故B錯(cuò)誤；C、柴油機(jī)的效率為35%，說明它工作時(shí)柴油完全燃燒放出的熱量的35%轉(zhuǎn)化為有用功。故C錯(cuò)誤；D、四沖程內(nèi)燃機(jī)是吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程連續(xù)工作的循環(huán)過程。故D正確。二、填空題4.一臺(tái)柴油機(jī)完全燃燒肯定質(zhì)量的燃料放出了8×107J的熱量，損失了4.8×107J熱量，該柴油機(jī)的效率為____?！敬鸢浮?0%【解析】熱機(jī)效率是熱機(jī)有效利用的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，依據(jù)題意知道，燃料放出的熱量是：Q放=8×107J，有效利用的能量：E有用=8×107J–4.8×107J=3.2×107J，所以，柴油機(jī)的效率為：η=E有用/Q放×100%=3.2×107J/8×107J×100%=40%。5.用自然氣灶將一壺質(zhì)量為2kg、初溫為30℃的水加熱到80℃，消耗了16g自然氣。已知水的比熱容為4.2×103J(kg℃)，自然氣的熱值為4.2×107J/kg，則自然氣完全燃燒放出的熱量為J，水汲取的熱量為J，自然氣灶燒水的效率為%?！敬鸢浮?.72×1054.2×10562.5【解析】自然氣完全燃燒放出的熱量為Q放＝mq=0.016kg×4.2×107J/kg=6.72×105J；質(zhì)量為2kg、初溫為30℃的水加熱到80℃，汲取的熱量為Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（80℃－30℃）＝4.2×105J；則自然氣灶燒水的效率為η＝eq\f(Q吸,Q放)×100%＝eq\f(4.2×105J,6.72×105J)×100%=62.5%。太陽能熱水器汲取1.4×107J的能量能把質(zhì)量為20kg的水從25℃加熱到75℃，則水汲取的熱量為_____J，熱水器的熱效率為_____。[水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）]【答案】4.2×106；30%【解析】（1）水汲取的熱量：Q吸=cm（t－t0）=4.2×103J/（kg?℃）×20kg×（75℃－25℃）=4.2×106J（2）熱水器的效率：η＝EQ\F(Q吸,E)＝EQ\F(4.2×106J,1.4×107J)=30%故答案為：4.2×106；30%汽車在平直馬路上勻速行駛9.2km，消耗燃油1kg，已知汽車的牽引力是2000N，則汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是。（燃油熱值取4.6×107J/kg）【答案】40%【解析】汽車牽引力所做的功：W＝Fs＝2000N×9.2×103m＝1.84×107J；消耗的燃油完全燃燒放出的熱量：Q放＝mq＝1kg×4.6×107J/kg＝4.6×107J；汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：η＝EQ\F(W,Q放)＝EQ\F(1.84×107J,4.6×107J)×100%＝40%。某種國產(chǎn)汽車，當(dāng)它在某平直馬路上以20m/s速度勻速行駛時(shí)，每百公里的油耗為6L，汽車行駛500s，則汽車消耗的汽油是L，假設(shè)汽車在運(yùn)動(dòng)過程中受到的平均阻力是495N，則汽油機(jī)的效率是 %（已知汽油的熱值是3.3×107J/L）?！敬鸢浮?；25%【解析】（1）由v=EQ\F(s,t)得汽車行駛距離：s=vt=20m/s×500s=10000m=10km，因?yàn)槊堪俟锏挠秃臑?L，所以行駛10km（公里）消耗汽油：V=EQ\F(10,100)×6L=0.6L；（2）汽油完全燃燒放出的熱量：Q放=Vq=0.6L×3.3×107J/L=1.98×107J，因?yàn)槠噭蛩傩旭偅云嚑恳Γ篎=f=495N，牽引力做功：W=Fs=495N×10000m=4.95×106J，汽油機(jī)的效率：η=EQ\F(W,Q放)=EQ\F(4.95×106J,1.98×107J)×100%=25%。三、計(jì)算題1.已知自然氣的熱值為3.8×107J/m2，水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃）。求：（1）完全燃燒1.4×10-2m3自然氣放出多少熱量?（2）若某自然氣灶的效率為60%，則這些自然氣可將質(zhì)量為3.8kg，初溫為25℃的水加熱到多少℃?（當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簭?qiáng)為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）【答案】（1）5.32×105J（2）45℃【解析】解：（1）自然氣放出熱量：Q放氣=V氣q氣=1.4×10-2m3×3.8×107J/m=5.32×105J（2）水汲取熱量：Q吸水=Q放氣×η=5.32×105J×60%=3.192×105J水上升溫度：△t水=eq\f(Q吸水,c水m水)=eq\f(3.192×105J,4.2×103J/（kg?℃）×3.8kg)=20℃水的未溫：t水=t0水+△t水=25℃+20℃=45℃聊城首批30輛氫燃料新能源公交車投放運(yùn)用。氫燃料具有清潔無污染、效率高等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是22世紀(jì)最志向的能源，[c氫=4.2×107J/（kg?℃）；q氫=1.4×108J/kg）求：（1）質(zhì)量為0.3kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量；（2）若這些熱量全部被質(zhì)量為200kg，溫度為15℃的水汲取，則水上升的溫度；（3）某氫能源公交車以140kW的恒定功率做勻速行駛，假如0.3kg的氫燃料完全燃燒獲得熱量的焦耳數(shù)和公交車所做的功相等，則這些熱量能讓該公交車勻速行駛多長(zhǎng)時(shí)間?！敬鸢浮拷猓海?）0.3kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量：Q=mq=0.3kg×1.4×108J/kg=4.2×107J；（2）水汲取的熱量：Q吸=Q放=4.2×107J，由Q吸=cm△t得水上升溫度：△t=eq\f(Q吸,cm)=eq\f(4.2×107J,4.2×103J/（kg?℃）×2000kg)=50℃；（3）公交車所做的功：W=Q放=4.2×107J，由P=eq\f(W,t)得公交車行駛時(shí)間：t=eq\f(W,P)=eq\f(4.2×107J,1.4×105W)=300s。答：（1）質(zhì)量為0.3kg的氫燃料完全燃燒放出4.2×107J熱量；（2）若這些熱量全部被質(zhì)量為200kg，溫度為15℃的水汲取，則水上升50℃；（3）這些熱量能讓該公交車勻速行駛300s?！窘馕觥浚?）依據(jù)Q=mq求出這些燃料完全燃燒放出的熱量；（2）依據(jù)Q吸=Q放=cm△t求水上升的溫度；（3）已知公交車做功，利用功率公式計(jì)算時(shí)間。3.(2024·大連)某工廠采納熱效率高的臥式燃煤鍋爐燒水，將4000kg水從25℃加熱到75℃，該鍋爐燒水的效率為70%，所用煙煤的熱值約為3×107J/kg，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），試求：（1）這些水汲取的熱量是多少？（2）燒這些水鍋爐須要消耗煙煤的質(zhì)量是多少？（假設(shè)煙煤完全燃燒）【答案】（1）8.4×108J（2）40kg【解析】（1）水汲取的熱量：Q吸=cm(t－t0)=4.2×103J/（kg?℃）×4000kg×(75℃－25℃)=8.4×108J（2）煙煤完全燃燒放出的熱量：Q放=eq\f(Q吸,η)=eq\f(8.4×108J,70%)=1.2×109J須要消耗煙煤的質(zhì)量：m=eq\f(Q放,q)=eq\f(1.2×109J,3×107J/kg)=40kg4.太陽能是21世紀(jì)重點(diǎn)開發(fā)利用的能源之一，如今太陽能熱水器已走進(jìn)了千家萬戶。如圖，某家庭太陽能熱水器接收太陽能總有效面積為2m2，1m2面積上1h接收到的太陽能平均為2.52×106J，若陽光照耀該熱水器5h，可以使量為80kg的水溫度上升30℃，[c＝4.2×103J/（kg?℃），q干木柴＝1.2×107J/kg]，求：（1）水汲取的熱量。（2）若這些水汲取的熱量全部由燃燒干木柴來供應(yīng)，須要完全燃燒多少千克干木柴（假設(shè)干木柴完全燃燒放出的熱量全部被水汲?。＃?）該太陽能熱水器的效率及開發(fā)利用太陽能的優(yōu)點(diǎn)?！敬鸢浮浚?）1.344×107J；（2）1.12千克；（3）太陽能熱水器的效率約53%；太陽能取之不盡用之不竭，屬于可再生能源?！窘馕觥浚?）已知水的比熱容、質(zhì)量和上升的溫度，利用公式Q＝cm△t得到水汲取的熱量；（2）已知水汲取的熱量全部由燃燒干木柴來供應(yīng)和干木柴的熱值，利用公式m＝EQ\F(Q,q)得到須要完全燃燒的干木柴的質(zhì)量；（3）已知太陽能熱水器的受熱面積、光照時(shí)間和每小時(shí)獲得的熱量，可以得到太陽能熱水器每天獲得的太陽能；水汲取的熱量與太陽能之比是熱水器的效率；太陽能具有取之不盡用之不竭的特點(diǎn)，并且清潔、無污染。（1）水汲取的熱量為Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×80kg×30℃＝1.344×107J；（2）已知Q放＝Q吸＝1