一．基礎(chǔ)過(guò)關(guān)（共3小題）
1．燃料的熱值
（1）燃料燃燒過(guò)程：把燃料的 化學(xué) 能轉(zhuǎn)化為 內(nèi) 能。
（2）燃料的熱值：1kg的某種燃料 完全 燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。
符號(hào)： q ；單位： J/kg 。
（3）燃料的熱值是燃料的一種特性。同種燃料的熱值相同。酒精的熱值是3.0×107J/kg，表示的物理意義是 1kg 的酒精完全燃燒所放出的熱量是 3.0×107J 。
（4）燃料燃燒放出熱量計(jì)算：Q＝ qm 。變形式：m＝ ；q＝ 。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）燃料燃燒過(guò)程是：把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為內(nèi)能，
（2）燃料的熱值：1kg的某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。符號(hào)：q，單位：J/kg。
（3）酒精的熱值是3.0×107J/kg，表示的物理意義是1kg的酒精完全燃燒所放出的熱量是3.0×107J
（4）燃料燃燒放出熱量計(jì)算：Q＝qm，變形式：m＝，q＝。
故答案為：（1）化學(xué)，內(nèi)。（2）完全，q，J/kg． （3）1kg，3.0×107J/kg
2．熱機(jī)做出的 有用 機(jī)械功的那部分能量跟燃料 完全燃燒 所放出的能量之比叫做熱機(jī)的效率。通常用 η 表示。
【答案】有用；完全燃燒；η。
【解答】解：
熱機(jī)的效率：熱機(jī)工作時(shí)，用來(lái)做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的熱量之比，叫做熱機(jī)的效率，通常用η表示。
故答案為：有用；完全燃燒；η。
3．由圖可以看出，提高熱機(jī)效率的有效途徑是：
①設(shè)法 利用廢氣 帶走的能量；
②使燃料 盡可能完全燃燒 。
③盡量 減少 各種熱量損失；
④機(jī)件間保持良好的潤(rùn)滑，減小 摩擦 。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：
①由圖可以看出，廢氣帶走的內(nèi)能最多，所以設(shè)法廢氣帶走的能量是提高熱機(jī)效率的有效途徑；
②使燃料盡可能的完全燃燒放出更多的熱量來(lái)做有用功，從而提高熱機(jī)效率；
③盡量減少散熱帶來(lái)的熱量損失，從而提高熱機(jī)效率；
④機(jī)件間保持良好的潤(rùn)滑，減少摩擦，可以提高有效利用的能量與總能量之比，從而提高熱機(jī)效率。
故答案為：①利用廢氣；②盡可能完全燃燒；③減少；④摩擦。
二．試題（共14小題）
4．木炭的熱值為3.4×107J/kg，它表示1kg木炭（ ）
A．具有3.4×107J的熱量
B．具有3.4×107J的內(nèi)能
C．完全燃燒對(duì)外做功3.4×107J
D．完全燃燒放出熱量3.4×107J
【答案】D
【解答】解：木炭的熱值是3.4×107J/kg，它的物理意義是：1kg木炭完全燃燒放出的熱量是3.4×107J，故ABC錯(cuò)誤，D正確。
故選：D。
5．關(guān)于燃料的熱值，下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A．燃料的熱值越大，燃燒時(shí)達(dá)到的溫度就越高
B．燃料的熱值越大，燃燒時(shí)放出的熱量就越多
C．燃料燃燒越充分，則燃料的熱值就越大
D．燃料的熱值與燃料的質(zhì)量及燃燒情況無(wú)關(guān)
【答案】D
【解答】解：（1）燃料燃燒放出的熱量與是否完全燃燒、燃料的熱值和質(zhì)量都有關(guān)系，因此熱值大的燃料燃燒時(shí)達(dá)到的溫度不一定高；放出的熱量不一定多，故AB錯(cuò)誤；
（2）燃料的熱值只與燃料的種類(lèi)有關(guān)，與燃料的質(zhì)量及燃燒情況無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤，D正確。
故選：D。
6．下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．熱機(jī)消耗的燃料越多，效率就越低
B．熱傳遞中溫度總是從熱的物體傳給冷的物體
C．同一物體，溫度降低得越多，放出熱量就越多
D．人體內(nèi)水的比例很高，有助于調(diào)節(jié)體溫，以免溫度變化太快對(duì)身體造成危害
【答案】D
【解答】解：
A、熱機(jī)消耗的燃料多、燃燒放出的熱量多，但用來(lái)做有用功的能量可能更多，即效率可能更高，所以據(jù)消耗燃料的多少是不能判斷熱機(jī)效率大小的，故A錯(cuò)誤；
B、熱傳遞中，熱量總是從溫度高的物體傳遞給溫度低的物體，傳遞的不是溫度，故B錯(cuò)誤；
C、由Q＝cmΔt可知，若沒(méi)有外界做功時(shí)，同一物體，溫度降低得越多，放出的熱量越多；同一物體，溫度降低的原因可能是對(duì)外做功，所以不一定放出熱量，故C錯(cuò)誤；
D、生物體內(nèi)水的比例很高，在外界環(huán)境溫度升高時(shí)，生物體即使吸收較多的熱量，由于水的比熱容較大，體溫不會(huì)升的過(guò)高；同理在外界環(huán)境溫度降低時(shí)，由于水的比熱容較大，即使放出較多的熱量，體溫也不會(huì)過(guò)低，所以生物體內(nèi)的水分有助于調(diào)節(jié)生物體自身的溫度，以免溫度變化太快對(duì)生物體造成損害。故D正確。
故選：D。
7．如圖所示是內(nèi)燃機(jī)的能量流向圖，則熱機(jī)效率（η）等于（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【解答】解：熱機(jī)的效率是用來(lái)做有用功的能量與燃料完全燃燒產(chǎn)生的能量之比，用公式表示為×100%。
故選：D。
8．某學(xué)校物理小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究“酒精、煤油、汽油”的熱值（如圖）．甲、乙、丙裝置完全相同，水的質(zhì)量和初溫及待測(cè)燃料的質(zhì)量也相同．通過(guò)測(cè)量全部燃料充分燃燒后水的末溫（均未達(dá)到沸點(diǎn)）t甲＜t乙＝t丙，可以粗略知道它們的熱值q大小關(guān)系為（ ）
A．q甲＞q乙＞q丙B．q甲＞q乙＝q丙
C．q甲＜q乙＝q丙D．q甲＜q乙＜q丙
【答案】C
【解答】解：由題意可知，在燃燒了質(zhì)量相等的酒精、煤油和汽油，加熱三個(gè)燒杯中質(zhì)量相等的水時(shí)，甲杯水的溫度升高的較低，由Q吸＝c水mΔt可知，甲杯中水吸收的熱量少，即酒精充分燃燒放出的熱量少，由q＝可知，酒精的熱值??；
乙和丙兩杯中水升高的溫度相同，且高于甲杯水升高的溫度，同理可知，煤油和汽油的熱值相同，且大于酒精的熱值，故C正確。
故選：C。
9．小明在探究“物質(zhì)的放熱能力與哪些因素有關(guān)”時(shí)，分別用質(zhì)量同為2kg的水和甲液體進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，描述出溫度﹣時(shí)間關(guān)系圖象如圖所示。由此判斷甲物質(zhì)10min放出的熱量為（甲和水在相同的時(shí)間內(nèi)放出的熱量相同）（ ）
A．4.2×105JB．5.04×105J
C．2.52×105JD．條件不足，不能計(jì)算
【答案】C
【解答】解：
水20min放出的熱量：
Q放水＝c水m水（t0﹣t水）＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（80℃﹣20℃）＝5.04×105J，
由題知，甲和水在相同的時(shí)間內(nèi)放出的熱量相同，
水在10min放出的熱量Q放＝Q放水＝×5.04×105J＝2.52×105J，
即甲物質(zhì)10min放出的熱量。
故選：C。
10．小麗為了測(cè)試汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，開(kāi)車(chē)以60km/h的平均速度行駛了120km，用去汽油25L，已知汽油的密度為0.7×103kg/m3，熱值為4.6×107J/kg，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為32.2kW，則該汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為（ ）
A．23.6%B．28.8%C．36.5%D．38%
【答案】B
【解答】解：汽車(chē)行駛的速度v＝60km/h，
由v＝可得，汽車(chē)行駛時(shí)間：
t＝＝＝2h＝7200s，
發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)汽車(chē)做的功：
W＝Pt＝32.2×103W×7200s＝2.3184×108J，
汽油完全燃燒放出的熱量：
Q放＝mq＝ρVq＝0.7×103kg/m3×25×10﹣3 m3×4.6×107J/kg＝8.05×108J；
汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：
η＝＝＝28.8%。
故選：B。
11．兩臺(tái)汽油機(jī)，甲做的有用功是乙的1.5倍，甲的效率是25%，乙的效率是30%，那么甲與乙消耗的汽油的質(zhì)量之比是（ ）
A．9：5B．5：6C．5：9D．6：5
【答案】A
【解答】解：
甲、乙兩臺(tái)汽油機(jī)的效率分別是25%，30%，由熱機(jī)效率公式η＝×100%可得：
Q甲＝，Q乙＝，
所以＝×＝×＝×＝9：5，
又因?yàn)镼＝mq，在q相同時(shí)，熱量與質(zhì)量成正比，故甲、乙兩機(jī)消耗的汽油質(zhì)量之比是9：5，只有A正確。
故選：A。
12．某品牌無(wú)人駕駛汽車(chē)在一段平直公路上勻速行駛6.9km，用時(shí)5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽車(chē)的牽引力是2000N，燃油的熱值為4.6×107J/kg，假設(shè)燃油完全燃燒。通過(guò)計(jì)算可知，下列結(jié)果正確的是（ ）
①汽車(chē)行駛速度是72km/h
②消耗的燃油完全燃燒放出的熱量是6.8×107J
③汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是20%
④汽車(chē)牽引力做功的功率是30kW
A．只有①和②B．只有①和③C．只有②和③D．只有②和④
【答案】B
【解答】解：①汽車(chē)行駛速度：v＝＝＝20m/s＝72km/h，故①正確；
②消耗的燃油完全燃燒放出的熱量：Q放＝mq＝1.5kg×4.6×107J/kg＝6.9×107J，故②錯(cuò)誤；
③汽車(chē)牽引力所做的有用功：W＝Fs＝2000N×6.9×1000m＝1.38×107J，
汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：η＝×100%＝×100%＝20%，故③正確；
④汽車(chē)牽引力做功的功率：P＝＝＝40000W＝40kW，故④錯(cuò)誤；
綜合以上分析可知，正確的是①③。
故選：B。
13．焚燒生活垃圾放出的熱量用來(lái)發(fā)電，是綜合利用垃圾的一種方法。據(jù)資料顯示，目前，全國(guó)每年城市生活垃圾就達(dá)1.6×108t．若焚燒1t垃圾可放出1.5×1010J的熱量，如果我國(guó)每年的城市生活垃圾全部焚燒，則放出的熱量是 2.4×1018 J，它相當(dāng)于 8×1010 kg煤炭完全燃燒放出的熱量（煤炭的熱值為3.0×107J/kg）。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：
由題意可得，生活垃圾全部焚燒放出的熱量：
Q放＝1.5×1010J/t×1.6×108t＝2.4×1018J；
根據(jù)題意可知，煤炭完全燃燒放出的熱量Q放′＝Q放＝2.4×1018J，
由Q放＝mq可得需要完全燃燒煤炭的質(zhì)量：
m煤＝＝＝8×1010kg。
故答案為：2.4×1018；8×1010。
14．小張駕駛一輛額定功率為35千瓦、效率為30%的汽車(chē)在一段平直的公路上勻速行駛，在額定功率下行駛1小時(shí)至少需要 12 L汽油（汽油的熱值為3.5×107J/L）；若行駛的速度為72km/h，則汽車(chē)受到的阻力為 1750 N，汽油屬于 不可再生 能源（選填“可再生”或“不可再生”）。
【答案】12；1750；不可再生。
【解答】解：小汽車(chē)以額定功率勻速直線(xiàn)行駛1h牽引力所做的功：
W＝Pt＝3.5×104W×3600s＝1.26×108J，
完全燃燒汽油放出熱量Q放＝Vq，
小汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率η＝，
所以ηQ放＝W，
Vq＝W，
V＝＝＝12L；
（2）因?yàn)?2km/h＝20m/s，
由W＝Fs得汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力：
F＝＝＝＝1750N，
因?yàn)槠?chē)在平直公路上勻速行駛，
所以汽車(chē)受到的阻力：f＝F＝1750N；
（3）汽油屬于不可再生能源，一旦消耗很難再生；
故答案為：12；1750；不可再生。
15．如圖所示，甲、乙、丙三圖中的裝置完全相同，圖中攪拌器未畫(huà)出。燃料的質(zhì)量都為10g，燒杯內(nèi)的液體初溫相同。
（1）在實(shí)驗(yàn)中，三個(gè)燒杯中a、b液體的質(zhì)量 必須 （選填“必須”或“無(wú)需”）相等。
（2）若要比較不同燃料的熱值大小，則應(yīng)選擇甲圖和 乙 圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)中，用 升高溫度 （選填“加熱時(shí)間”或“升高溫度”）來(lái)表示液體吸收熱量的多少。
（3）某同學(xué)選用甲、丙兩圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所得數(shù)據(jù)如下表所示，分析表中數(shù)據(jù)，你認(rèn)為a、b兩種液體中，比熱容較大的是 a （選填“a”或“b”）液體。
【答案】（1）必須；（2）乙；升高溫度（3）a。
【解答】解：（1）因要用酒精燈的外焰加熱，故在組裝器材時(shí)應(yīng)該先固定B的位置；在實(shí)驗(yàn)中，三個(gè)燒杯中a、b液體的質(zhì)量必須相等；
（2）若要比較不同燃料的熱值，要用不同的燃料，加熱質(zhì)量相同的同種液體，應(yīng)選擇甲、乙兩圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；根據(jù)轉(zhuǎn)換法，實(shí)驗(yàn)中，用加熱時(shí)間來(lái)表示兩種液體吸收熱量的多少；
（3）分析表中數(shù)據(jù)知，升高相同的溫度，b加熱時(shí)間短，故兩種液體中，比熱容較大的是液體a。
故答案為：（1）必須；（2）乙；升高溫度（3）a。
16．質(zhì)量為500g的某液體放出了3×104J的熱量后，溫度下降了30℃；若此液體放出的熱量有60%被一質(zhì)量為2kg的鐵球吸收，求：
（1）某液體的比熱容；
（2）鐵球升高的溫度（c鐵＝0.45×103J/（kg?℃））
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：
（1）由Q放＝cmΔt得，該液體的比熱容：
c液＝＝＝2×103J/（kg?℃）；
（2）由題意可得，鐵球吸收的熱量：
Q吸＝Q放×60%＝3×104J×60%＝1.8×104J，
由Q吸＝cmΔt得，鐵球升高的溫度：
Δt′＝＝＝20℃。
答：（1）某液體的比熱容為2×103J/（kg?℃）；
（2）鐵球升高的溫度為20℃。
17．如圖是某缸四沖程柴油機(jī)的示意圖，該柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速是600r/min（每完成一個(gè)工作循環(huán)，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)2r），活塞的橫截面積是120cm2，做功沖程中，燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓強(qiáng)是5×105Pa，活塞移動(dòng)的距離是30cm。試求：
（1）做功沖程中，燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力；
（2）做功沖程中，平均壓力做功的功率；
（3）設(shè)做功沖程中汽油完全燃燒，放出的熱量是6×103J，則該柴油機(jī)的效率是多少？
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）由p＝可得，燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力：
F＝pS＝5×105Pa×120×10﹣4m2＝6000N；
（2）一個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做的功：
W1＝Fs＝6000N×30×10﹣2m＝1800J，
飛輪轉(zhuǎn)速：600r/min＝10r/s，
因?yàn)橐粋€(gè)工作循環(huán)飛輪轉(zhuǎn)2圈，完成4個(gè)沖程，做功一次，
所以每秒共有5個(gè)工作循環(huán)，對(duì)外做功5次；
該柴油機(jī)每秒做的功：
W＝5×1800J＝9000J，
柴油機(jī)的功率為：
P＝＝＝9000W；
（3）已知做功沖程中汽油完全燃燒，放出的熱量是6×103J，
柴油機(jī)的效率：η＝×100%＝×100%＝30%。
答：（1）做功沖程中，燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力是6000N；
（2）做功沖程中，平均壓力做功的功率9000W；
（3）設(shè)做功沖程中汽油完全燃燒，放出的熱量是6×103J，則該柴油機(jī)的效率是30%。
三．能力提升（共1小題）
18．汽車(chē)是我們生活中最重要的交通運(yùn)輸工具之一。某單缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的活塞面積是120cm2，做功沖程中活塞移動(dòng)的距離是30cm，氣體的平均壓強(qiáng)是5×105Pa，汽油的熱值是4.6×107J/kg，每次做功耗油0.2g，氣體一次膨脹對(duì)活塞做的功是 1800 J；若每次做功過(guò)程中汽油的90%完全燃燒，每次汽油燃燒放出的熱量是 8.28×103 J；此汽油機(jī)的機(jī)械效率是 19.6% 。
【答案】1800；8.28×103；19.6%。
【解答】解：（1）氣體膨脹對(duì)活塞產(chǎn)生的壓力：
F＝pS＝5×105Pa×120×10﹣4m2＝6000N，
氣體每次膨脹對(duì)活塞做功：
W＝Fs＝6000N×0.3m＝1800J；
（2）完全燃燒汽油的質(zhì)量m＝0.2×10﹣3kg×90%＝0.18×10﹣3kg，
每次汽油燃燒放出的熱量：
Q＝mq＝0.18×10﹣3kg×4.6×107J/kg＝8.28×103J；
汽油燃燒放出的總熱量：Q′＝m′q＝0.2×10﹣3kg×4.6×107J/kg＝9.2×103J；
此汽油機(jī)的機(jī)械效率η＝≈19.6%。
故答案為：1800；8.28×103；19.6%。
溫度/℃
20
30
40
50
加熱時(shí)間/s
液體a
0
40
82
126
液體b
0
18
40
64

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第2節(jié) 熱機(jī)的效率

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