【培优练习】《第四节 热机效率和环境保护》（物理沪科九年级全一册）.docx

第四节 热机效率和环境保护培优练习 一、单选题1. 下列关于热量、内能与热值说法中，正确的是()A. 热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递B. 在热传导过程中，物体向外传递100J的热量，其内能也将减少100JC. 热传导是改变物体内能的唯一途径D. 热值大的物体在完全燃烧的情况下放出的热量多二、填空题2. 如图所示，小明在燃烧皿中放入10g酒精，点燃后对质量为200g的水加热，充分燃烧后，水温升高30，已知水的比热容为4.2103J/(kg)，此过程中水吸收的热量为_J，水的内能_(增大/减小)，该实验计算得到的酒精热值明显偏小，其原因是_。三、实验探究题3. 小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热已知.(注：燃料完全燃烧放热用Q放=mq计算，某燃料的热值用q表示；其质量用m表示).自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系.他组装了图所示的装置进行实验，记录结果见下表： 燃料加热前的水温/燃料燃尽后水温/煤油2544菜籽油2534(1)为了保证实验结论的可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的_ 相同、及_ 相同。(2)分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是_ 。(3)小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是：_ .利用此实验方法计算出的热值将比真实值_ (偏大/偏小).说说你的看法_ 。四、计算题4. 如图所示，是最新一款无人驾驶汽车原型图。汽车自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距器来了解周围的交通状况。该款车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km时，消耗汽油1.5L.假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%，那么，在这段运动过程中，求：(1)该汽车发动机做的有用功是多少？(2)该汽车的输出功率为多少？(已知：汽油的密度为0.8103kg/m3，汽油的热值为4.5107J/kg)5. 农业生产中需用水泵抽水灌溉农田，有一水泵铭牌如右表：型号8B13流量300m3/h扬程12m效率80%(1)水泵连续工作1h所做的有用功是多少？(2)此水泵的总功率为多少？(3)若此水泵用柴油机带动，假设柴油完全燃烧所释放的内能有40%转化为水泵的机械能，则此水泵工作1h消耗多少kg柴油？(柴油的热值为3.0107J/kg，g取10N/kg)答案和解析【答案】1. B2. 2.52104；增大；酒精没有完全燃烧或酒精燃烧放出的热量没有完全被水吸收3. 质量；水的质量；煤油；天平；偏小；燃料并不可能完全燃烧，燃料燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸4. 解：(1)由=mV得消耗汽油的质量为：m=V=0.8103kg/m31.510-3m3=1.2kg，汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=1.2kg4.5107J/kg=5.4107J；由=WQ放得，汽油机的有用功：W=Q放=30%5.4107J=1.62107J；(2)由v=st得汽车运动的时间：t=sv=8km72km/h=19h=400s；汽车的输出功率：P=Wt=1.62107J400s=4.05104W。答：(1)该汽车发动机做的有用功是1.62107J；(2)该汽车的输出功率为4.05104W。5. 解：(1)水泵连续工作1h抽水的体积：V=300m3，由=mV可得，抽水的质量：m=V=1.0103kg/m3300m3=3105kg，抽水机做的有用功：W有=Gh=mgh=3105kg10N/kg12m=3.6107J；(2)由=W有W总100%可得，水泵做的总功：W总=W有=3.6107J80%=4.5107J，此水泵的总功率：P=W总t=4.5107J3600s=1.25104W=12.5kW；(3)由=W有Q放100%可得，所需柴油完全燃烧释放的热量：，由Q放=mq可得，消耗柴油的质量：m=Q放q=9107J3.0107J/kg=3kg。答：(1)水泵连续工作1h所做的有用功是3.6107J；(2)此水泵的总功率为12.5kW；(3)此水泵工作1h消耗3kg柴油。【解析】1. 解：A、热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递，而不是从内能大的物体向内能小的物体传递，因为内能大，温度不一定高，故A错误；B、在热传递过程中，高温物体放出热量，内能减小，内能的改变是物体传递热量的量度，所以物体向外传递100J的热量，其内能也将减少100J，B正确；C、热传递和做功都可以改变物体的内能，所以C说法错误；D、根据Q=mq，燃料完全燃烧放出的热量，不仅与物体的热值有关，还与物体的质量有关，所以热值大的完全燃烧放出的热量不一定多，D错误。故选B。(1)热量是热传递过程中传递内能的多少，是从高温物体传向低温物体或从高温部分传向低温部分；(2)热值是指1kg燃料完全燃烧放出的热量，是燃料的一种特性，和燃料的密度、是否燃烧、是否完全燃烧等无关，和燃料的种类有关；(3)改变物体的内能有两种方式：做功和热传递。此题主要考查了热量、温度、内能的关系，首先要掌握其区别和联系，针对概念一定要注意把握条件，结合实际加以分析。2. 解：(1)m水=200g=0.2kg，水吸收的热量：Q吸=cmt=4.2103J/(kg)0.2kg30=2.52104J；(2)水吸收热量，其温度升高、内能增大；(3)小明是按下面方法来计算酒精的热值：酒精完全燃烧放出的热量，完全被水吸收，即Q放=Q吸，再利用Q放=mq计算酒精的热值；实际上酒精不可能完全燃烧，并且酒精完全燃烧放出的热量不能完全被水吸收，所以该实验计算得到的酒精热值明显偏小。故答案为：2.52104；增大；酒精没有完全燃烧或酒精燃烧放出的热量没有完全被水吸收。(1)知道水的质量、比热容和温度变化，利用吸热公式求水吸收的热量；(2)水吸收热量、温度升高、内能增大；(3)酒精完全燃烧放出的热量，完全被水吸收，即Q放=Q吸，再利用Q放=mq计算酒精的热值。本题考查了热量的计算、内能的改变以及热值测量实验的分析，要明确：热值是燃料完全燃烧放出的热量。3. 解：(1)因燃料放出的热量与质量有关，必须控制燃料的质量相等，由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中应控制水的质量相等；(2)由图表数据可知在相同时间内甲杯中的水温度升高的快，所以煤油的热值较大；(3)要控制质量相等，需要用天平来测量；由于燃料并不可能完全燃烧，燃料燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸，依此计算出煤油和菜籽油的热值比实际要偏小些。故答案为：(1)质量；水的质量；(2)煤油；(3)天平；偏小；燃料并不可能完全燃烧，燃料燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸。本题主要考查利用控制变量法和转换法设计实验的能力，由于燃料的热值不能直接测量，所以通过水温升高的度数大小来体现燃料的热值大小，又由于燃料燃烧释放的热量既与燃料的质量多少有关，又与燃料的热值大小有关，所以在设计实验时应控制质量相同。本题是一道关于热值的实验探究题，知道热值的意义；会用控制变量法和转换法设计探究实验是本题的解题关键。4. (1)根据=mV求出消耗汽油的质量，利用Q放=mq求汽油完全燃烧放出的热量，再利用效率公式=WQ放的变形公式W=Q放可求出牵引力做的功。(2)知道前进的距离，利用t=sv求出汽车运动的时间，利用P=Wt即可求出功率。本题考查了学生功、功率的公式、燃料完全燃烧放热公式的掌握和运用，明确哪些是有用能量、哪些是总能量是本题的关键，要求灵活运用所学公式。5. (1)先根据流量和时间算出水的质量，扬程已知，再根据公式W=Gh求