142 热机的效率 同步练习

14.2热机的效率同步练习一、选择题1•随着航天事业发展需要，我国正研制大功率液氢发动机。这种发动机使用液氢作燃料，主要是因为液氢具有 较小的密度 B.较大的比热容 C.较低的沸点 D.较高的热值关于热机的效率，下列说法中正确的 热机的效率可以等于1燃料完全燃烧放出的热量不可能全部用来做功减少热损失对提高热机效率无影响设法利用废气的能量也不能提高热机效率我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器（如图所示），开启了月球探测的新旅程。在火箭点火加速升空过程中，下面说法正确的是尾部喷出高温火焰，将机械能转化为内能嫦娥四号探测器的机械能守恒嫦娥四号探测器的动能、重力势能与机械能都增大火箭发动机用液氢为燃料，是利用液氢的热值小的优点下列有关热和能的说法中正确的■—物体内能增大，一定从外界吸收热量物体内能增大，温度一定升高燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多汽油机在做功冲程中把内能转化为机械能下列关于内能、比热容、热机效率及热值说法中正确的是物体吸热时，内能一定增大，温度一定升高升温慢的物质比热容一定大一些不论科技多么发达，热机的效率都达不到100%热值小的物质燃烧放热一定也少下列说法正确的 0°C的水凝固为0M的冰后，内能不变，比热容变小热传递过程中，高温物体降低的温度等于低温物体升高的温度发射火箭常用液态氢做燃料，是因为液氢的热值较大D•随着科技的发展，内燃机的效率终将达到100%7•做同样多的功，甲柴油机工作3h,消耗2kg柴油；乙柴油机工作2h,消耗3kg柴油，下列

说法正确的是甲的功率大，效率高说法正确的是甲的功率大，效率高C.乙的功率大，效率高甲的功率大，效率低乙的功率大，效率低下面是小明同学“物理学习笔记”中的摘录，其中正确的是燃料的热值与燃料的总质量没有关系物体的温度越高，分子运动得越快，物体的动能越大温度高的物体具有的内能多，温度低的物体具有的内能少0°C的冰熔化成0M的水，由于温度不变，所以它的内能不变有甲、乙两台汽油机，若在同一时间内甲做的有用功是乙做的有用功的2倍，甲的效率是25%,乙的效率是20%，则在同样时间内，甲、乙两汽油机消耗的汽油之比 A.2:5 B.8:5 C.5:8 D.5:2小李家使用的燃气热水器，将30kg的水从20°C加热到45M，消耗了0.15m3的天然气。已知水的比热容为4.2x103J/(kg・。C)，天然气的热值为4x107j/m3，则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是—水吸收的热量与水的末温成正比水吸收的热量是3.15x105J热水器的能量转化效率是52.5%热水器的能量转化效率与环境温度无关某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6x107j/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的 汽车行驶速度是20km/h消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9x107J汽车牵引力做功的功率是30kW汽车发动机的效率是20%A•只有①和② B•只有②和③ C•只有①和④ D•只有②和④12.小马同学在比较“沙子和水的吸热本领”时，选用了两套完全相同的加热仪器给质量都是0.2kg的沙子和水加热。根据实验记录的数据，他绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图象，如图所示，已知酒精的热值q=3.0x107J/kg，加热时，酒精灯平均每分钟消耗3x104kg酒精。已知水的比热容c=4.2x103J/(kgC)，则下列说法正确的是水 '实验开始时，必须控制沙子和水的初温相等图中甲是水的吸热升温图象这14min内，酒精灯的加热效率为20%

D.沙子的比热容为1.5xIO3J/(kg•°C)二、填空题焦炭的热值是3.0X107J/kg，其物理意义是 ，若完全燃烧2.6kg焦炭，放出 的热量。(无须写出计算过程)燃料在燃烧过程中将燃料的化学能转化为—能，由于液态氢的—(选填“热值”或“比热容”)大,发射火箭时常用液态氢作燃料。我国首次海域可燃冰(天然气水合物)试采成功，实现了历史性突破，可燃冰分布于深海沉积物或陆域永久冻土中，是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质，燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水，根据测算，1立方米可燃冰可以分解释放出160立方米以上的天然气，完全燃烧5立方米可燃冰产生的热量至少为—，(天然气热值为3.2X107J/m3)，试写出可燃冰具备的两条优点—、—。天然气热水器将40kg的水由24°C加热到44垃，水的内能增加了 J,若天然气燃烧放出的热量有84%被水吸收，需要消耗 kg的天然气。[已知水的比热容c=4.2x103J/(kg~C),天然气的热值Q=4x107J/kg]三、计算题“绿水青山就是金山银山”，为建设生态优美，幸福宜居的新农村，我市部分农村地区已用上绿色能源-天然气(g工”=4.2x107j/kg)。求：天然气完全燃烧200g天然气放出的热量大小；若这些热量的25%被初温为30°C，质量为12.5kg的水吸收，能使水的温度升高到多少。C?(c=4.2X103J/(kg•=C))水我国第一款自主品牌的高端豪华轿车“红旗HQ3”在某段平直公路上进行测试，汽车以18m/s的速度匀速行驶了5min，消耗燃油0.3kg，汽车发动机的牵引力是1000N。己知燃油的热值为4.5X107J/kg。求；消耗的燃油完全燃烧产生的热量Q、h；放发动机牵引力的功率P；发动机的能量转化效率小中国科学家首次在南海试采可燃冰取得圆满成功，实现了我国天然气水合物开发的历史性突破。可燃冰清洁无污染，储量巨大，是一种非常理想的新型能源，可燃冰的热值很大，是天然气热值的10倍以上，若按15倍计算。［c=4.2X103J/(kgC)，天然气的热值Q=7.0X107J/水m3］求：体积为0.01m3的可燃冰完全燃烧放出的热量为多少？若这些热量的90%被质量为100kg的水吸收，则水升高的温度是多少？若这些热量的60%用来对小轿车做功，以1000N的动力进行牵引，可使小轿车行驶多远？答案一、选择题【答案】D【解析】大功率发动机必须释放很大的能量。根据这个需要，选择液氢来做燃料，原因就是热值比较大，故D正确。【答案】B【答案】C【解析】尾部喷出高温火焰，是将内能转化为机械能，故A错误；嫦娥四号探测器加速升空过程中，高度升高，重力势能增大，速度变大，动能变大，机械能增大，故B错误，故C正确；利用液氢为燃料，利用的是液氢热值大的特点，故D错误。【答案】D【解析】A、物体内能增大，不一定从外界吸收热量，也可能是外界对物体做功；故A错误；B、 物体内能增大，温度不一定升高，例如晶体的熔化过程，吸热、内能增大，但温度不变，故B错误；C、 燃料的热值越大，燃烧时放出的热量不一定越多，还与质量有关，故C错误；D、 汽油机在做功冲程中把内能转化为机械能，故D正确。【答案】C【解析】(1)物体吸收热量，内能增大，温度不一定升高；比热容：单位质量的某种物质温度升高(或降低)1°C，吸收(或放出)的热量叫做这种物质的比热容；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；1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值。物体吸收热量，内能增大，温度有可能不变，例如晶体熔化时吸收热量，内能增大，温度不变，故

A错误；由热量公式Q=cmG可知，物体温度的变化与吸热多少、质量大小和比热容大小有关，升温慢的物质比热容不一定大，故B错误；热机工作时总是有能量的损失，所以热机效率始终小于1达不到100%，故C正确；燃料燃烧放出热量的多少与热值、质量都有关系，热值小的燃料燃烧放出的热量不一定少，故D错误。【答案】C【答案】D【解析】功率是表示物体做功快慢的物理量，而热机效率是做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧释放的能量之比，根据题意可知，甲、乙做相同的功，甲用的时间长，乙用的时间短，由P=^t可知，乙的功率大；由Q=mq可知，乙消耗的柴油完全燃烧放出的热量多，由=^x100%Q可得，乙的效率低。8.答案】9.答案】8.答案】9.答案】解析】由热机效率公式"计可得：Q解析】由热机效率公式"计可得：Q总甲=〒甲Q总乙=总甲。有用乙,”乙所以Q所以Q甲总：°乙总耳耳甲乙=°有用甲:°有用乙=2：1=8:5；54又因为Q=mq，即甲、乙两机消耗的汽油质量之比是8:5。10.答案】C11.答案】D【解析】①汽车的行驶速度：U10.答案】C11.答案】D【解析】①汽车的行驶速度：U=$=—6^t(5X6045)X h3600=72km/h，故①错误；②消耗的燃油完全燃烧放出的热量：Q、“=mg=1.5kgX4.6X107J/kg=6.9X107J,故②正确;放③该汽车牵引力所做的功：W=Fs=2X103NX6.9X103m=1.38x107J，该汽车牵引力所做功的功率：戸=座该汽车牵引力所做功的功率：戸=座=1,38X107【=40000W=40kW，故③错误;t5x6045s④汽车消耗燃油的产生的热量：Q、“=mg=1.5kgx4.6X107J/kg=6.9X107J，放该汽车的效率：^=^=1-38X107JX100%=20%，故④正确。Q 6.9X107J放12.【答案】C二、填空题【答案】1kg的焦炭完全燃烧时所释放出的热量是3.0X107J；7.8X107J【解析】已知焦炭的热值为3.0X107J/kg，它表示的意思是1kg的焦炭完全燃烧时所释放出的热量是3.0X107J；完全燃烧2.6kg焦炭放出的热量：Q=gm=3.0X107J/kgX2.6kg=7.8X107J。【答案】内；热值【解析】燃料燃烧过程中把燃料的化学能转化内能；火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以放出更多的热量。【答案】2.56X1010J；【解析】(1)1m3的“可燃冰”相当于的天然气的体积为：U=1X160m3=160m3，完全燃烧5立方米可燃冰产生热量：Q.=Ug=5m3X160X3.2X107J/m3=2.56X1010J；放(2)可燃冰的热值约为5.12X109J，天然气的热值约为3.2X107J/m3，与传统燃料相比，可燃冰的优点是热值大、污染小。16.【答案】3.36X106；0.1【解析】(1)水吸收的热量：Q=cmJt=4.2X103J/(kg-°C)X40kgX(44°C—24°C)=3.36X106J；吸(2)由乃=^吸得，天然气完全燃烧放出的热量：Q放放Q=^吸=3.36x106J=4X106J，放q 84%由Q放=mg得，需要天然气的质量：m=Q放=4X106J=0.1kg。q 4X107J/kg4天然气 J/g三、计算题17.【答案】8.4X106J70°C【解析】(1)完全燃烧200g天然气放出的热量：0 =mg=0.2kgX4.2X107J/kg=8.4X106J。放

(2)由题知，水吸收的热量：Q=25%Q =25%X8.4x106J=2.1x106J；吸放由Q=cmG得，水升高的温度：吸=^吸= 2.1x106J =40°C,cm 4.2x103J/(kg・°C)xl2.5kg则水的末温：t=t0+ =30°C+40°C=70°Co18.【答案】(1)1.35x107J(2)1.8x104W(3)40%【解析】消耗的燃油完全燃烧产生的热量：Q.=mg=0.3kgx4.5x107J/kg=1.35x107J。放发动机牵引力的功率：P=Fu=1000Nx18m/s=1.8x104Wo发动机做的功：^=Pt=1.8x104Wx5x60s=5.4x106J，则发动机的能量转化效率：乃=比x100%=5‘4x106Jx100%=40%oQ 1.35x107J放19.【答案】(1)1.05x107J(2)22.5°C(3)6300m【解析】(1)由题意可得，可燃冰的热值q可燃冰15^q可燃冰15^天然气15x7.0x107J/m3=1.05x109J/m3；0.01m3“0.01m3“可燃冰”完全燃烧放出的热量:°放=%可燃冰=0.01m3x1.05x