14-2热机的效率解析版

人教版八年级物理上册第14章《内能的利用》第2节热机的效率（同步基础练习）题型选择题填空题作图题实验题计算题总计题数2010051045一、选择题（共20小题）：1．煤炭是一种重要燃料。为判断煤炭品质的优劣，最科学的方法是检验煤炭的（）A．密度 B．比热容 C．热值 D．硬度【答案】C【解析】解：热值是燃料的一种特性，单位质量的煤完全燃烧时所释放出的热量越大，说明该煤的热值越大，即是优质煤炭，故C正确。故选：C。2．2021年10月19日11时30分，我国自主研制、推力达500吨的整体式固体火箭发动机在陕西西安试车成功。固体发动机主要使用的丁羟这种固体燃料，原因是丁羟具有较大的（）A．比热容B．沸点C．热值D．熔点【答案】C【解析】解：热值是指单位质量的某种燃料完全燃烧放出热量的多少，丁羟这种固体燃料和其他燃料相比，在质量相同的条件下，完全燃烧放出的热量更多，由q=Q固体发动机主要使用的丁羟这种固体燃料，正是利用了丁羟这种固体燃料具有较大热值这一特性，故ABD错误，C正确。故选：C。3．有一瓶酒精，如果倒去一半，再使它的温度降低一半，（无物态变化）则（）A．它的热值变为原来的12B．它的比热容变为原来的C．它的密度变为原来的12【答案】D【解析】解：把一杯酒精倒掉一半，质量和体积均减小一半。而比热容、热值、密度，是物质的一种特性，不随物体的多少而变化。故选：D。4．关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（）A．没有燃烧的燃料，热值等于零B．燃料完全燃烧时，它的热值最大C．燃料的热值与质量和燃烧状态无关D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多【答案】C【解析】解：（1）热值是燃料本身的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，与燃料是否完全燃烧无关，与产生的热量无关，故AB错误、C正确；（2）由Q放＝mq可知，燃料燃烧放出的热量，与燃料的质量、热值和是否完全燃烧有关，与燃烧的温度无关，故D错误。故选：C。5．关于q=QA．热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比B．若燃料燃烧不充分时，热值将减小C．当燃料未燃烧时，其热值为零D．某种燃料的热值大小与是否充分燃烧无关【答案】D【解析】解：A、热值是质量为1kg的燃料完全燃烧时所释放出的热量，热值是燃料本身的特性，与热量无关，故A不符合题意；B、热值的大小只与燃料的种类有关，与燃烧程度无关，故B不符合题意；C、热值是燃料的一种特性，与燃料是否燃烧无关，故C不符合题意；D、热值是由燃料本身特性决定的，与燃料是否充分燃烧无关，故D符合题意；故选：D。6．下列关于热值的说法正确的是（）A．燃料燃烧时，用的燃料越多，燃料的热值越大B．燃料燃烧时，放出的热量越多，燃料的热值越大C．相同质量的不同燃料燃烧时，放出热量较多的燃料，热值较大D．相同质量的不同燃料完全燃烧时，放出热量较多的燃料，热值较大【答案】D【解析】解：AB、燃料的热值只与燃料的种类有关，与放出热量的多少、燃料的质量和燃料的燃烧程度无关，故A、B错误；CD、相同质量的不同燃料完全燃烧时，放出热量越大的燃料，其热值越大，故C错误，D正确。故选：D。7．下列关于热机和环境保护的说法中正确的是（）A．热机的效率是描述热机性能的重要指标B．当前热机的效率可以达到100%C．汽车排出的尾气越浓，汽油机的效率越高D．热机是通过燃料的燃烧获取化学能并转化为机械能的装置【答案】A【解析】解：A、热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，因此热机的效率是热机性能的重要指标，故A正确。B、热机工作时由于要克服机械间的摩擦做额外功、同时也存在热散失、并且废气带走大部分能量，所以热机的效率很低，不能达到100%，故B不正确。C、热机工作时，燃料燃烧放出的废气会带走大部分能量，汽车排出的尾气越浓，汽油机的效率越低，故C不正确。D、热机是通过燃料的燃烧获取的内能并转化为机械能的装置，故D不正确。故选：A。8．下列说法中正确的（）A．热机的功率大，热机效率一定高B．柴油机的吸气冲程将燃料和空气的混合气体进入气缸，柴油机的效率一定比汽油机效率高C．热机单位时间内消耗的燃料少，热机效率一定高D．四冲程内燃机一个工作循环中有三个冲程都要靠飞轮的惯性来完成【答案】D【解析】解：A.功率是表示物体做功快慢的物理量，热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，两者之间没有直接关系。故A错误。B.柴油机的吸气冲程是将空气吸入气缸，而燃料是从喷油嘴喷入气缸，且效率是有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，汽油机的效率是26%﹣40%，柴油机的效率是34%﹣45%，柴油机的效率通常比汽油机高。故B错误。C.热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，与热机单位时间内消耗的燃料多少无关。故C错误。D.四冲程内燃机的一个工作循环中吸气冲程、压缩冲程、排气冲程都是靠飞轮的惯性来完成的。故D正确。故选：D。9．关于燃烧的热值，以下说法正确的是（）A．燃烧的热值与燃料的种类有关系，与燃烧的质量和燃烧状况无关B．燃烧1千克某种燃料放出的热量就是这种燃料的热值C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的大【答案】A【解析】解：A、燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关，故A正确；B、燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值，必须是完全燃烧放出的热量，才是燃料的热值，故B错误；C、热值与质量无关，只与燃料种类有关，故C错误；D、燃料不完全燃烧时放出的热量不能称之为热值，故D错误。故选：A。10．关于热机的效率，下列说法正确的是（）A．热机做的有用功越多，热机效率一定越高B．热机的功率大，热机效率一定高C．热机单位时间内消耗的燃料少，热机效率一定高D．功率与热机效率无直接的关系【答案】D【解析】解：A、热机做的有用功越多，但消耗的燃料也多，热机效率不一定高，故A错误；B、热机效率与热机的功率无关，故B错误；C、热机消耗的燃料少，但做的有用功少，热机效率不一定高，故C错误；D、热机的效率是有用功的能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，与做功多少、功率大小无关，故D正确。故选：D。11．某型号汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，由于汽油容易挥发等原因其利用率只有90%，则2kg能利用的汽油其完全燃烧（热值为4.6×107J/kg）获得的机械能是（）A．0.09×107J B．3.39×10J7 C．0.88×107J D．2.07×107J【答案】D【解析】解：由于汽油容易挥发等原因其利用率只有90%，则2kg汽油能利用上的质量为：m＝2kg×90%＝1.8kg，汽油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝4.6×107J/kg×1.8kg＝8.28×107J，由题可知汽油机的效率为：η＝100%﹣30%﹣35%﹣10%＝25%，则获得的机械能为：W＝Q放η＝8.28×107J×25%＝2.07×107J，故D正确。故选：D。12．发动机功率相同的甲、乙两辆汽车，在水平公路上匀速直线行驶100km，甲车用了1h，乙车用了0.9h，以下说法正确的是（）A．两车发动机的效率之比为1：1B．两车速度之比为10：9C．两车发动机所做功之比为1：1D．两车所受阻力之比为10：9【答案】D【解析】解：A、由于不清楚内燃机的燃油燃烧情况和放出的热量，故无法得知两车发动机的效率之比，故A错误；B、由题可知，甲车的速度为：v1=st1=则甲、乙两车的速度之比为：v1C、已知甲、乙两辆车功率相同，甲车行驶t1＝1h，乙车行驶t2＝0.9h，则两车发动机所做的功之比为：W1D、由P=Wt=由二力平衡的条件可知汽车所受的阻力等于牵引力，因此两车所受阻力之比为10：9，故D正确。故选：D。13．随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家。一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20kW．若小汽车行驶的路程为108km，汽油的热值q＝4.6×107J/kg，小汽车发动机的效率为25%．则关于小汽车在这段路程中，下列说法不正确的是（）A．运动的时间为1.5hB．发动机所做的功为1.08×105kJC．汽车所受的阻力为1000ND．消耗汽油的质量为5kg【答案】D【解析】解：A、根据公式v=st可知，汽车的运动时间为：tB、发动机所做的功为：W＝Pt＝20000W×5400s＝1.08×108J＝1.08×105kJ，故B正确；C、汽车的速度v＝72km/h＝20m/s，根据公式P=Wt=D、汽油完全燃烧释放的热量Q＝mq，又因为Q=Wη，所以m故选：D。14．内燃机的能量流向图如图所示。内燃机的效率为（）A．7%B．28%C．31%D．34%【答案】D【解析】解：由内燃机的能量流向图知，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出能量的34%，即内燃机的效率为34%。故选：D。15．热机的效率是热机性能的重要指标，如图所示是热机的能量流向图，则热机的效率等于（）A．E4EB．E4EC．E4ED．E4【答案】B【解析】解：热机的效率等于做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，故热机的效率η=W故选：B。16．小明阅读了某汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示，汽油热值为4.6×107J/kg。下列说法错误的是（）A．发动机在做功冲程把内能转化为机械能B．该内燃机的效率为30%C．为确保发动机正常工作，可用水对其冷却D．燃烧1kg的汽油一定释放4.6×107J的能量【答案】D【解析】解：A、汽车的内燃机在做功冲程将内能转化为机械能，故A正确；B、由图可知，该内燃机的效率为：η＝100%﹣（33%+30%+7%）＝30%，故B正确；C、由Q＝cmΔt可知质量相同的不同物质，升高相同温度时，比热容越大的物质，吸收的热量越多；水的比热容较大，因此为确保发动机正常工作，可用水对其冷却，故C正确；D、1kg的汽油完全燃烧可以放出4.6×107J的能量，但选项中未明确汽油完全燃烧，因此燃烧1kg的汽油不一定释放4.6×107J的能量，故D错误。故选：D。17．如图所示装置甲、乙和丙完全相同，燃料质量均为10g，烧杯内液体初温和质量都相等，燃料完全燃烧完后，液体均未沸腾，液体的末温分别为t甲、t乙和t丙，且t甲＞t乙＞t丙，则下列说法正确的是（）A．燃料b放出热量最多B．液体2吸收的热量最少C．燃料a的热值比燃料b的大D．液体1的比热容比液体2的大【答案】C【解析】解：（1）为了比较燃料的热值大小，要用不同的燃料，加热同种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出液体吸热多少和燃料燃烧放热多少，进而判断热值大小，则应选择甲、乙两图进行实验；由题意知甲、乙两实验中液体的初温相等，末温t甲＞t乙，则△t甲＞△t乙，由图甲、乙所示实验可知，两烧杯中的液体种类即比热容c、质量m都相同，由公式Q＝cm△t可知，吸收的热量Q甲＞Q乙﹣﹣﹣﹣﹣﹣①燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则燃料释放的热量Qa＞Qb，且燃料的质量相同，由Q放＝mq可知qa＞qb，即燃料a的热值比燃料b的大，故A错误，C正确；（2）为了比较两种液体的比热容，需要燃烧同种燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出升高温度的关系，进而判断两种液体比热容的大小关系，应选择甲、丙两图进行实验；甲、丙所示实验中所用燃料种类与质量均相同，则燃料完全燃烧释放的热量相等，燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则液体吸收的热量Q甲＝Q丙﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②所以综合前面解答可知，乙图中液体1吸收的热量最少，故B错误；甲、丙两实验中液体的初温相等，末温t甲＞t丙，则△t甲＞△t丙，即△t1＞△t2，因为Q甲＝Q丙，液体质量m相等，升高的温度△t1＞△t2，所以由c=Qm△t可知c1＜c故选：C。18．如图是“探究不同物质吸热升温的现象”和“比较不同燃料燃烧时放出的热量”的甲、乙两组实验装置，下列关于两组实验的说法正确的是（）A．每组实验中，燃料的质量均应相等B．每组实验中，杯中物质的质量均应相等C．每组实验中，都需要用到天平和秒表D．每组实验中，均应保证温度计上升的示数相同【答案】B【解析】解：AB、根据比较不同燃料燃烧放出的热量大小和探究“不同物质吸热升温现象”两实验的要求，容器中被加热物质的质量都要相同，而探究“不同物质吸热升温现象”实验时，不需要控制燃料的质量相同，故A错误，B正确；CD、甲组实验中需要控制水和沙子的质量相同，所以需要用到天平，实验可以根据加热时间来比较吸热的多少，所以需要用到秒表；乙组实验中需要控制酒精和碎纸、两个烧杯内液体的质量相同，所以需要用到天平，实验中根据温度计示数的变化来比较吸热的多少，不需要用秒表，故C错误；D、甲实验中两种液体升高相同的温度，根据加热时间比较吸收热量的多少；乙实验中两种燃料全部燃烧完后，通过观察温度计示数来反映燃料放热的多少，所以乙实验中不需要温度计示数相同，故D错误。故选：B。19．如图甲所示是小聪同学“探究固体的熔化过程”的实验装置图，图乙是他描绘出的温度随时间变化的图象，则下列说法正确的是（）A．烧杯内的水温度升高，含有的热量也随之增多B．B、C两点的温度相同，具有的内能也相同C．该物质液态的比热容大于固态时的比热容D．随着酒精灯中酒精量的减少，酒精的热值也在减小【答案】C【解析】解：A、烧杯内的水温度升高，其内能增大；热量是热传递过程中传递的内能多少，不能用“含有”来修饰，故A错误；B、图中的BC段表示晶体的熔化过程，不断吸收热量，温度不变，但内能增大，所以该物质在B点的内能小于在C点的内能，故B错误；C、由Q＝cm△t可知：当吸收的热量和质量都相同时，△t越小比热容就越大；由图象可知，此物质固态时在相同时间内温度升高10℃，而液态时温度升高5℃，故液态时的比热容大于固态时的比热容，故C正确；D、热值是燃料的一种特性，酒精灯中酒精燃烧的过程中，酒精的热值不变，故D错误；故选：C。20．小明取少量燃料置于燃烧皿中，点燃后对100g的热水加热4min，然后立即将其熄灭，测得消耗燃料4.2g，并根据实验数据绘制了水温随时间变化的图像如图乙中a线所示。已知此过程中燃料均匀燃烧放热，该燃料的热值为2×106J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），整个过程中忽略水的质量变化。下列说法中正确的是（）A．通过图像计算得知4min水吸收到的热量为2520JB．通过计算得出燃料燃烧放出热量有40%被水吸收C．水吸收的热量和燃料燃烧放出的热量都与加热时间成正比D．若实验装置和热损失比例均不变，利用该燃料加热另一杯水绘出了如图乙中b线所示图像，则这杯水的质量大于上一杯水的质量【答案】C【解析】解：A、加热2min，水吸收到的热量是：Q水＝m水c水Δt＝0.1kg×4.2×103J/（kg•℃）×（99℃﹣93℃）＝2520J，继续加热2min，水继续吸收热量，所以前4min水吸收的热量为2×2520J＝5040J，故A错误；B、燃料燃烧放出热量为：Q放＝mq＝0.0042kg×2×106J/kg＝8400J；则水吸收热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值为：5040J8400JC、燃料均匀放热，相同时间内放出的热量相同；由图可知，物质吸收热量时温度均匀变化，所以水吸收的热量和燃料燃烧放出的热量都与加热时间成正比，故C正确；D、由图可知，相同时间，两杯水吸收的热量相同，温度变化相同，根据Q＝cmΔt可知两杯水的质量相等，故D错误。故选：C。二、填空题（共10小题）：21．沼气是一种清洁燃料，部分地区因地制宜建造沼气池，利用沼气烧水做饭。已知沼气的热值为1.9×107J/m3，完全燃烧0.2m3沼气，放出的热量为J。【答案】3.8×106。【解析】解：沼气完全燃烧放出的热量：Q放＝V沼气q沼气＝0.2m3×1.9×107J/m3＝3.8×106J。故答案为：3.8×106。22．氢能源具有热值高、无污染等优点。氢气的热值为1.4×108J/kg，完全燃烧0.2kg的氢气可放出J的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值是J/kg。【答案】2.8×107；1.4×108。【解析】解：（1）0.2kg氢气完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝0.2kg×1.4×108J/kg＝2.8×107J；（2）热值是燃料的一种特性，与燃料的质量、体积大小无关，所以一罐氢气用去一半，剩下的氢气热值不变，还是1.4×108J/kg。故答案为：2.8×107；1.4×108。23．一台单缸四冲程柴油机，其效率为40%，消耗5kg的柴油放出的热量是J，转化成的机械能是J。若将转化成的机械能（不考虑热量损失）全部用来加热500kg初温为15℃的水，可以将水加热至℃。[q柴油＝4.3×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃），结果保留整数]【答案】2.15×108；8.6×107；56。【解析】解：5kg的柴油完全燃烧放出的热量：Q放＝m柴油q柴油＝5kg×4.3×107J/kg＝2.15×108J；根据η=WQ放可知，消耗5kg的柴油转化成的机械能为：W＝ηQ放＝40%×2.15×108因为不考虑热量损失，水吸收的热量：Q吸＝W＝8.6×107J，由Q吸＝cmΔt可知，水升高的温度：Δt=Q由Δt＝t﹣t0可知，水的末温：t＝Δt+t0＝41℃+15℃＝56℃。故答案为：2.15×108；8.6×107；56。24．用煤气灶把初温为20℃，质量为2kg的水加热到70℃，水吸收的热量为J。若煤气燃烧时放出的热量全部被水吸收，则需要完全燃烧kg的煤气。事实上，将这壶水加热到70℃需要的煤气质量更。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值为[4.2×107J/kg]【答案】4.2×105；0.01；多。【解析】解：（1）水吸收的热量：Q吸＝cm水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（70℃﹣20℃）＝4.2×105J；（2）由题意可知，Q放＝Q吸＝4.2×105J，根据Q放＝mq煤气可得，消耗煤气的质量：m煤气=Q（3）由于有热损失，则事实上将这壶水加热到70℃需要的煤气质量更多。故答案为：4.2×105；0.01；多。25．小明想测量薯片的热值，他将薯片放入燃烧皿，燃烧后对水加热，如图所示。小明燃烧100g的薯片，使水的内能增加6.8×104J，则薯片的热值为J/kg，加热过程中是通过的方式改变水的内能的；小明发现自己测出的结果比包装盒上标准的热量值小很多，请你帮他分析可能的原因是。（写出一条即可）【答案】6.8×105；热传递；薯片燃烧放出的热量不能完全被水吸收（或薯片燃烧不充分）。【解析】解：（1）薯片放出的热量等于水的内能增加，即Q放＝6.8×104J，薯片的热值：q=Q放m（2）加热过程中是通过热传递的方式改变水的内能的；（3）小明测得薯片热值比包装盒上的数据小很多，可能原因是薯片燃烧放出的热量不能完全被水吸收（或薯片燃烧不充分等）。故答案为：6.8×105；热传递；薯片燃烧放出的热量不能完全被水吸收（或薯片燃烧不充分）。26．如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量和初温也相同。（1）比较不同燃料的热值，应选择两图进行实验：要完成本实验，燃料完全燃烧放出热量的多少，通过（选填“加热的时间”或“升高的温度”）来反映的；（2）如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体（其中一种液体是水），采用相同的燃料和相同的加热方式供热，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示（选填“a”或“b”）是水。【答案】（1）甲、丙；升高的温度；（2）b。【解析】解：（1）为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲、丙两图进行实验；（2）根据图丁可知，a、b两种液体温度从20℃升高到80℃时，b液体需要加热的时间长，吸收的热量多，根据Q＝cmΔt可知，b的比热容大，所以可知图丁所示中b是水。故答案为：（1）甲、丙；升高的温度；（2）b。27．如图所示是四冲程内燃机工作循环中的冲程。若此内燃机1s内对外做功20次，则曲轴的转速是r/min。在一个工作循环中消耗了20g汽油（q汽油＝4.6×107J/kg），若这台汽油机的效率为30%，则一个工作循环中输出的有用机械能为J。【答案】做功；2400；2.76×105。【解析】解：（1）图中，内燃机两气门都关闭，火花塞点火，活塞由上向下运动，汽缸容积变大，是做功冲程；（2）四冲程内燃机的曲轴转2圈，完成4个冲程，并对外做功1次；内燃机每秒内对外做功20次，曲轴转40圈，则每分钟对外做功1200次，曲轴转2400圈，因此曲轴的转速为2400r/min；（3）已知m＝20g＝0.02kg，Q放＝qm＝4.6×107J/kg×0.02kg＝9.2×105J，燃料放出的总热量相当于机械做的总功，由热机效率公式η=W有Q放得，W有＝ηQ放＝30%×9.2×10故答案为：做功；2400；2.76×105。28．重庆一中某研究小组为测量垂直于太阳光的面积为1m2表面上，每秒钟接受到的太阳能，用自制太阳能热水器做实验。c水＝4.2×103J/（kg•℃）。下表是其某次试验的记录数据：热水器内水的质量水的初温水的末温太阳光照射时间太阳能热水器接受阳光垂直照射的面积每1m2表面上，每1s钟接受到的太阳能100kg20℃45℃104s2m21000J根据表格中的数据可以算出，本次试验太阳能热水器内的水吸收热量是J；太阳能热水器的效率为。【答案】1.05×107J；52.5%。【解析】解：由表格数据可知，本次试验中100kg的水温度从20℃升高到45℃，这些水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（45℃﹣20℃）＝1.05×107J；由表格数据可知，太阳能热水器接受的太阳能：E＝1000J/（m2•s）×2m2×104s＝2×107J；则太阳能热水器的效率：η=Q故答案为：1.05×107J；52.5%。29．某台Q195型汽油机的部分技术规格如下表所示：汽缸数单缸排量额定功率转速燃气气压10.5×10﹣3m32400r/min5×106Pa其中，“额定功率”是指汽油机正常工作时对外所做机械功的功率：“单缸排量”是活塞从上止点到下止点所扫过的容积。“燃气气压”是指汽油机在做功冲程中燃气对活塞的平均压强。则内燃机每分钟做功J，其额定功率W（不考虑机械能的损失）。【答案】2.5×103；5×104。【解析】解：结合表格数据由W＝Fs＝pSs＝pV可得，单缸Q195型汽油机一次做的功：W＝Fs＝pSs＝pV＝5×106Pa×0.5×10﹣3m3＝2.5×103J，又因为转速为2400r/min＝40r/s，四冲程内燃机飞轮每转两周、做功一次，所以1s内做功20次，则单缸Q195型汽油机的额定功率：P=W总t故答案为：2.5×103；5×104。30．一台单缸汽油机，飞轮的转速是3000r/min，汽油机的汽缸横截面积为20cm2，活塞冲程长60mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为2.5×106Pa，则这台汽油机功率为W，且该汽油机一分钟消耗30g汽油，则这台汽油机效率为%．（汽油的热值为4.8×107J/kg）。【答案】7500；31.25。【解析】解：（1）已知活塞的面积：S＝20cm2＝2×10﹣3m2，由p=FS可知，燃气对活塞的平均压力：F＝ps＝2.5×106Pa×2×10﹣3m2＝5×10一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W＝Fs＝5×103N×60×10﹣3m＝300J；曲轴每转两圈对外做功一次，所以1min转动3000转，完成1500个工作循环，对外做功1500次，则1min对外做的总功：W总＝W×1500＝300J×1500＝4.5×105J，汽油机的功率：P=W（2）每分钟消耗30g汽油，则汽油完全燃烧放出的热量：Q＝mq＝30×10﹣3kg×4.8×107J/kg＝1.44×106J；汽油机把内能转化为机械能的效率：η=W总Q故答案为：7500；31.25。三、实验探究题（共5小题）：31．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，甲、乙、丙烧杯内的液体质量也都相同。（1）液体a沸腾图如图丁所示，则a液体的沸点为℃，第10秒的内能（选填“大于”“等于”“小于”）第12秒的内能；（2）若要比较不同燃料的热值，应选择两图来进行实验；（3）在比较不同液体的吸热能力实验中，若已知液体a的吸热能力更强，则实验中a、b升高相同温度，消耗的燃料更多（选填“a”或“b”）。【答案】（1）97；大于；（2）甲、乙；（3）a。【解析】解：（1）液体a沸腾图如图丁所示，a液体的温度到达97℃后，吸收热量，温度不变，处于沸腾状态，沸点为97℃；液体a持续吸收热量，部分液体由液态变为气态，使得液体的质量变小，温度不变，所以内能变小，故第10秒的内能大于第12秒的内能；（2）比较不同燃料的热值，应选择不同的燃料加热相同的物质，即用甲、乙两图进行实验；（3）若液体a的吸热能力越强，表示比热容越大，实验中a、b升高相同温度，根据Q＝cmΔt知液体a吸收的热量多，根据Q放＝mq知a消耗的燃料越多。故答案为：（1）97；大于；（2）甲、乙；（3）a。32．小明学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来研究煤油和花生油热值的大小关系，他组装了如图甲、乙所示的两套完全相同的装置，加热两个烧杯中质量和初温都相等的水，实验数据如下：燃料加热前水温/℃燃料燃尽后水温/℃煤油2048花生油2038（1）小明组装如图甲乙所示的两套装置时，正确的顺序是。（选填“自上而下”或“自下而上”）（2）为了保证实验结论可靠，小明在实验中还应控制：煤油和花生油的相同。（3）分析得出：煤油和花生油两种燃料中，热值较大的是。（4）小明同学还想利用这种实验方案计算出两种燃料的热值，除了图中的器材外，还需增加的实验仪器是：，利用此实验方法计算出的热值将比真实值（选填“偏大”或“偏小”），原因是：。【答案】（1）由下而上；（2）质量；（3）煤油；（4）天平；偏小；燃料不能完全燃烧。【解析】解：（1）为了利用酒精灯的外焰给烧杯充分加热，并且温度计不要碰到烧杯壁和烧杯底，应按照由下往上的顺序组装器材；（2）为了保证实验的可靠性，需要控制煤油和花生油的质量相同；（3）分析表格数据可知，燃料燃尽后甲杯中水的温度升高的多，即煤油燃烧产生的热量多，所以其热值大。（4）要比较煤油和花生油的热值，需要燃烧相同质量的煤油和花生油，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，所以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）由下而上；（2）质量；（3）煤油；（4）天平；偏小；燃料不能完全燃烧。33．在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出的热量”实验中。（1）由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与燃料种类这一个因素有关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的相等；实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，以便于。（2）如图是小明安装好的实验装置，其中存在的错误是。（3）小华纠正了小明的错误，又组装了一套相同的实验装置，备好秒表。在两燃烧皿中分别加入准备好的酒精和碎纸片，读出水的初温后，进行如下操作：①先点燃酒精，再点燃碎纸片。②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数。③待酒精和碎纸片充分燃烧结束，分别读取温度计的示数。小红认为上述操作中，操作是错误的。小明根据正确操作获得的数据，算出了燃料的热值，发现结果小于该燃料的实际热值，原因是。【答案】（1）质量；通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量；（2）温度计的玻璃泡没有充分浸入到烧杯的水中；（3）②；燃料不完全燃烧或燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中。【解析】解：（1）由Q放＝mq可知，燃料充分燃烧放出热量的多少与燃料的种类和燃料的质量有关，因此实验是必须控制酒精和碎纸片的质量相同；控制被加热的水的质量和初温均相同，便于通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量；（2）用温度计测量液体的温度时，应该让温度计的玻璃泡与被测液体充分接触，不能碰到容器的底部和侧壁，由图可知，温度计的玻璃泡没有充分浸入到烧杯的水中；（3）实验过程中要控制完全燃烧燃料的质量相同，燃烧时间相同并不能保证燃烧燃料的质量相同，所以保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数的操作是错误；由于燃料不完全燃烧或燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸，依此计算出燃料的热值比实际要偏小些。故答案为：（1）质量；通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量；（2）温度计的玻璃泡没有充分浸入到烧杯的水中；（3）②；燃料不完全燃烧或燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中。34．如图所示，甲、乙、丙三个实验装置完全相同，燃料的质量均为10g，烧杯内液体的质量都相同。（1）若比较不同燃料的热值应选择两个装置；比较不同物质的比热容应选择两个装置；（选填装置序号：甲、乙、丙）（2）在“比较不同燃料的热值”的实验中，通过观察比较燃料燃烧放出热量的多少；（3）实验中需要的测量工具有温度计、秒表和；（4）不同物质吸热的多少是通过（选填“温度计示数变化”或“加热时间”）来反映的，这种研究方法是法；（5）实验中，发现液体a加热相同时间温度上升得较多，由此可以判断：（选填“a”或“b”）物质的吸热能力较强。【答案】（1）乙、丙；甲、乙；（2）温度计示数的变化；（3）天平；（4）加热时间；转换法；（5）b。【解析】解：（1）为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数的变化得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择乙、丙两图进行实验；为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲、乙两图进行实验，这用到了控制变量法；（2）为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小；加热时液体的温度升高，这时通过热传递方式，使液体的内能增大；（3）根据控制变量法知实验中需要控制液体的质量相同，故需要用天平测量质量，故实验中除了需要温度计、秒表外，还需要天平；（4）选用相同的热源，加热时间相同，物质吸收的热量相同，实验中通过加热时间来反映物质吸收热量的多少，这是转换法的应用；（5）质量相同的物质吸收相等的热量，温度升高量越小，物质吸热能力越强，在本实验中，发现液体a加热相同时间温度上升得较多，b液体温度升高的小，说明b物质的吸热能力较强。故答案为：（1）乙、丙；甲、乙；（2）温度计示数的变化；（3）天平；（4）加热时间；转换法；（5）b。35．为比较酒精和汽油热值的大小，制定了以下实验方案：（1）取质量（填“相同”或“不相同”）的酒精和汽油作燃料，制成酒精灯和汽油灯；（2）两灯同时点燃后分别给两杯质量和初温相同的水加热（烧杯质量相同，如图所示）；（3）通过观察水温的变化，由此判断两种燃料热值的大小。请根据上面的设计方案回答：①如图甲中温度计的读数是，当两灯的燃料（选填“燃烧相同时间”或“完全燃烧完后”），甲装置中温度计读数是80℃，而乙装置的读数是90℃。由此判断汽油的热值比较大；②实验中燃料燃烧放出的热量，通过方式使水的内能增大；③根据Q吸＝cm水（t﹣t0）计算出水吸收的热量，然后利用这个热量计算出汽油的热值，发现结果与资料中给出的汽油热值相比（选填“偏大”或“偏小”），分析原因可能是。【答案】（1）相同；（3）①56℃；完全燃烧完后；汽油；②热传递；③偏小；因为存在热损失，水吸收的热量小于汽油完全燃烧放出的热量。【解析】解：（1）比较酒精和汽油热值的大小时，采用的是控制变量法，需要控制酒精和汽油的质量相同；（3）①由图知，温度计的分度值是1℃，所以温度计的示数为56℃；当两灯的燃料完全燃烧完后，甲装置中温度计读数是80℃，而乙装置的读数是90℃．根据公式Q吸＝cmΔt可知，在相同情况下，汽油加热的水吸收的热量较多，说明汽油放出的热量较多。根据公式Q放＝mq可知，q=Q②热传递，是内能从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分的过程。所以燃料燃烧放出的热量是通过热传递的方式使水的内能增大的；③由于热量的直接散失、烧杯未加盖等，所以汽油燃烧放出的热量大部分未被水吸收，所以根Q吸＝cm水（t﹣t0）计算出水吸收的热量偏小，从而根据公式q=Q故答案为：（1）相同；（3）①56℃；完全燃烧完后；汽油；②热传递；③偏小；因为存在热损失，水吸收的热量小于汽油完全燃烧放出的热量。四、计算题（共10小题）：36．汽油的热值q＝4.6×107J/kg，质量为42g的汽油完全燃烧。求：（1）释放的热量是多少J？（2）这些热量被一个标准大气压下5kg、10℃的水完全吸收，则水升温多少℃？【答案】（1）释放的热量是1.932×105J；（2）这些热量被一个标准大气压下5kg、10℃的水完全吸收，则水升温90℃。【解析】解：（1）42g＝0.042kg的汽油完全燃烧放出热量：Q放＝m汽油q＝0.042g×4.6×107J/kg＝1.932×106J；由题知，水吸收的热量：Q吸＝Q放＝1.932×106J，由Q吸＝cmΔt可得，水升高的温度：Δt=Q水的末温：t＝10℃+92℃＝102℃，因为一个标准大气压下水的沸点为100℃，水沸腾时吸收热量、温度不变，所以水的温度升高值：Δt实际＝100℃﹣10℃＝90℃。答：（1）释放的热量是1.932×105J；（2）这些热量被一个标准大气压下5kg、10℃的水完全吸收，则水升温90℃。37．用燃气灶烧水，使40kg的水从20℃加热到70℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。求：（1）水吸收的热量是多少？（2）这些热量相当于多少体积的煤气完全燃烧放出的热量？（煤气的热值为4.2×107J/m3）【答案】（1）水吸收的热量是8.4×106J；（2）这些热量相当于0.2m3的煤气完全燃烧放出的热量。【解析】解：（1）水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（70℃﹣20℃）＝8.4×106J；（2）由题意可知，煤气完全燃烧放出的热量：Q放＝Q吸＝8.4×106J，由Q放＝Vq可得，需要煤气的体积：V=Q放q答：（1）水吸收的热量是8.4×106J；（2）这些热量相当于0.2m3的煤气完全燃烧放出的热量。38．某学校，需要把1000kg的水从20℃加热到80℃。[q天然气＝4×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]求：（1）这些水吸收的热量；（2）若用天然气加热，不计热量损失，需要完全燃烧多少m3的天然气？【答案】（1）这些水吸收的热量为2.52×108J；（2）加热这些水所需要天热气的体积为6.3m3。【解析】解：（1）水吸收的热量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1000kg×（80℃﹣20℃）＝2.52×108J；（2）由题知，不计热量损失，天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝Q吸＝2.52×108J，由Q放＝Vq得加热这些水所需要天热气的体积：V=Q放q答：（1）这些水吸收的热量为2.52×108J；（2）加热这些水所需要天热气的体积为6.3m3。39．汽车厂对某型号汽车进行测试，汽车以108km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了2.5min，汽车受到的阻力是3.0×103N，共消耗了1.2L燃油（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，热值q＝4×107J/kg。求：（1）汽车行驶的路程是多少？（2）汽车牵引力所做的功是多少？（3）汽车发动机的效率是多少？【答案】（1）汽车行驶的路程是4.5×103m；（2）汽车车牵引力所做的功是1.35×107J；（3）汽车发动机的效率是35.2%。【解析】解：（1）由v=st可得，汽车行驶的路程s＝vt＝108km/h×2.5（2）因为汽车匀速行驶，所以牵引力F＝f＝3.0×103N，牵引力做的功：W＝Fs＝3.0×103N×4.5×103m＝1.35×107J，（3）由ρ=mV可得，消耗燃油的质量：m＝ρV＝0.8×103kg/m3×1.2×10﹣3m燃油完全燃烧所产生的热量：Q＝mq＝0.96kg×4×107J/kg＝3.84×107J；汽车发动机的效率η=WQ×答：（1）汽车行驶的路程是4.5×103m；（2）汽车车牵引力所做的功是1.35×107J；（3）汽车发动机的效率是35.2%。40．某款小排量家用汽车质量为1200kg，停在水平地面时车轮与地总接触面积0.08m2，在某次水平道路测试中，该车以中速匀速行驶50km，共消耗汽油5L。求：（1）该车空载静止时，对水平地面的压强是多少？（2）在水平道路中速匀速行驶测试中，若平均阻力为1000N，牵引力做的功是多少？（3）在水平道路中速匀速行驶测试中，汽车发动机的效率？（ρ汽油＝0.7×103kg/m3，q汽油＝4.6×107J/kg）【答案】（1）该车空载静止时，对水平地面的压强是1.47×105Pa；（2）牵引力做的功是5×107J；（3）汽车发动机的效率为31%。【解析】解：（1）汽车停在水平地面，对地面的压力大小等于汽车重力大小，F＝G＝mg＝1200kg×9.8N/kg＝11760N，对水平地面的压强p=FS=（2）汽车匀速行驶测试中，若平均阻力为1000N，则牵引力大小F＝f＝1000N，牵引力做功W＝Fs＝1000N×50×103m＝5×107J；（3）牵引力做功为有用功，则W有用＝5×107J，汽油完全燃烧释放的能量为总功，即W总＝Q＝q汽油m汽油＝q汽油V汽油ρ汽油＝4.6×107J/kg×5×10﹣3m3×0.7×103kg/m3＝1.61×108J，汽车发动机的效率η=W答：（1）该车空载静止时，对水平地面的压强是1.47×105Pa；（2）牵引力做的功是5×107J；（3）汽车发动机的效率为31%。41．如图所示是我国自行设计研制的AG600全状态新构型灭火飞机。若该飞机以270km/h的速度匀速直线航行20min，消耗航空燃油1.35t，飞机发动机的功率为2.25×107W。（航空燃油的热值为4×107J/kg）求：（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少？（2）飞机在航行过程中的阻力是多少？（3）发动机的效率是多少？【答案】（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是5.4×1010J；（2）飞机在航行过程中的阻力3×105N；（3）发动机的效率是50%。【解析】解：（1）已知消耗的航空燃油的质量m＝1.35t＝1350kg，航空燃油的热值q＝4×107J/kg，则这些燃油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝4×107J/kg×1350kg＝5.4×1010J；（2）已知飞机发动机的功率P＝2.25×107W，飞机匀速航行的速度v＝270km/h＝75m/s，由P=Wt=Fst由二力平衡的条件可知飞机航行过程中的阻力为：f＝F＝3×105N；（3）由P=Wt可知飞机发动机做的功为：W＝Pt＝2.25×107W×20×60s＝2.7×10则发动机的效率为：η=WQ放答：（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是5.4×1010J；（2）飞机在航行过程中的阻力3×105N；（3）发动机的效率是50%。42．为助力乡村振兴，南通市不少村镇利用水乡特色，将生态农业和旅游观光相结合，打造美丽乡村。如图是某村使用的观光艇，其部分技术参数如表：（g＝10N/kg，q柴油＝4.3×107J/kg，ρ柴油＝0.8×103kg/m3）求：空船质量800kg发动机输出最大功率4.3×104W最大载人数量8人最大航速10m/s（1）若每位游客的平均质量为60kg，求观光艇满载时，受到的浮力；（2）若观光艇以最大速度匀速航行时，求观光艇受到水的平均阻力；（3）某次以最大航速游玩30min，消耗柴油5×10﹣3m3，求发动机的效率。【答案】（1）观光艇满载时，所受浮力是1.28×104N；（2）观光艇以最大速度航行时，受到水的平均阻力是4.3×103N；（3）发动机的效率为45%。【解析】解：（1）观光艇满载时观光艇和8人的总质量为：m＝800kg+60kg×8＝1280kg，满载时人、观光艇和8人的总重力为：G＝mg＝1280kg×10N/kg＝1.28×104N，∵观光艇漂浮，∴观光艇受到的浮力和总重力为平衡力，∴观光艇满载乘客时所受浮力为：F浮＝G＝1.28×104N；（2）∵P=W∴观光艇受到的牵引力为：F=Pv=∵观光艇匀速行驶，∴观光艇受到的牵引力和水的阻力为平衡力，∴观光艇受到水的平均阻力为：f＝F＝4.3×103N；（3）t＝30min＝1800