14.2热机的效率（讲义）学生版

人教版八年级物理上册第14章《内能的利用》第2节热机的效率讲义（知识点总结+例题讲解）序号知识点难易程度例题数变式题数合计一热值★★6628二热机的效率★★88一、热值：1.概念：我们把某种燃料放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值；2.大小：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量；3.公式：（或一般用于气体、液体燃料）（1）其中：m为燃料的质量，V为燃料的体积，q为燃料的热值（2）公式变形：（已知热值及燃料质量，求燃烧放出的热）（已知燃烧放出的热及热值，求燃料的质量）4.单位：焦每千克（符号是J/kg）。（1）热值的单位由热量的单位和质量的单位组合而成；（2）在国际单位制中，热量的单位是焦耳（J），质量的单位是千克（kg）5.影响因素：热值是燃料本身的一种特性，只与和有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关；6.常见物质的热值：①煤气的热值约为3.9×107J/m3，物理意义为：体积为1m3的煤气完全燃烧放出的热量为3.9×107J。②焦炭的热值3.0×107J/kg，物理意义为：质量为1kg的煤气完全燃烧放出的热量为3.0×107J。【例题1】一瓶酒精用去一半后，剩下的酒精()A.热值不变，比热容减小一半B.热值不变，比热容不变C.热值和比热容都减小一半D.热值减小一半，比热容不变【变式1】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【例题2】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【变式2】关于燃料的热值，下列说法正确的是（）A．容易燃烧的燃料，热值一定大B．燃料的热值与燃料是否完全燃烧无关C．煤的热值大于干木材的热值，煤燃烧放出的热量一定比干木材放出的热量多D．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料【例题3】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【变式3】现代火箭常用液态氢做燃料，氢的热值是1.4×108J/m3，在完全燃烧一样多的燃料时，可以获得更多的能量。因为液态氢具有（）A．较小的密度B．较低的沸点C．较大的比热容D．较高的热值【例题4】如图甲、乙分别是“探究不同物质吸热升温的现象”和“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”的两组实验装置。关于这两个实验，下列要求正确的是（）A．所用燃料的质量都必须相等B．都要用计时器来测量加热时间C．烧杯中被加热物体的质量都必须相等D．都要测量燃料完全燃烧后被加热物质的温度【变式4】在“比较燃料热值大小”的实验中，不需要控制相同或相等的因素是（）A．两种燃料的质量B．两只装水的烧杯C．烧杯中水的质量D．各自加热的时间【例题5】如图所示，甲、乙、丙三个实验装置完全相同，燃料的质量都为10g，烧杯中液体的质量都为10g，比较不同燃料的热值应该选择两个装置，通过观察比较燃料燃烧放出热量的多少。【变式5】如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料及烧杯内的液体质量也相同。比较不同物质的比热容，应选择两图的装置进行实验；比较不同燃料热值的实验中，同时点燃燃料后，需等待燃料（选填“燃烧相同时间”或“充分燃烧完毕”），然后通过观察升高的温度来比较两种燃料热值大小，实验过程是通过方式使液体内能增加的。【例题6】已知天然气的热值为4.0×107J/m3，完全燃烧2.1m3的天然气可以获得J的热量，不计热量损失，这些热量可以使500kg的水，温度升高℃。【c水＝4.2×103J/(kg·℃)】【变式6】为了减少大气污染，可对秸秆进行回收加工制成秸秆煤，完全燃烧5kg秸秆煤放出的热量是J，若放出的热量有40%被水吸收，可使kg的水温度升高80℃。【已知q秸秆煤＝2.1×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）】二、热机的效率：1.概念：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率；2.公式：3.在热机的能量损失中，废气带走的能量最多。4.提高热机的热效率方法：（1）废气回收利用：减少机械散热和废气带走热量；（2）使燃料充分燃烧：雾化液体燃料、粉碎固体燃料，通气足够；（3）减少机械摩擦损失。【例题7】关于热机的效率，下列说法正确的是（）A．使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率B．热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越多C．热机的效率越高说明做功越快D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的【变式7】关于热机的效率，以下说法中正确的是（）A．热机做的有用功越多，效率就一定越高B．热机耗费的燃料越少，有用功越多，则热机的效率就越高C．热机的功率大，效率就一定高D．热机损失的能量越多，其效率就一定越低【例题8】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，效率就一定高B.热机消耗的燃料越多，效率就越低C.在相同条件下，热机内燃料燃烧越充分，热机效率就越高D.热机的效率能达到100%【变式8】下列关于热机效率的描述，正确的是（）A．热机的效率越高，消耗的燃烧越少B．热机的效率越高，做的有用功越多C．热机的效率越高，燃料的热值越大D．热机的效率越高，能量的利用率越大【例题9】做同样的有用功，甲、乙柴油机用时和消耗柴油对比如下，下列说法中正确的是（）柴油机完成工作量时间消耗柴油甲相同3h5kg乙2h6kgA．甲的功率较大，热机效率较低B．甲的功率较大，热机效率较高C．乙的功率较大，热机效率较高D．乙的功率较大，热机效率较低【变式9】某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%，则完全燃烧2g汽油（热值为4.6×107J/kg）获得的机械能是（）A．2.76×104JB．3.22×104JC．2.3×104JD．0.92×104J【例题10】如图甲是内燃机的冲程。活塞下降时，燃气内能（填“减少”或“增加”）。汽车发动机工作时的温度高，常使用水冷式冷却系统对汽车发动机降温。水冷却液的特点是比热容。如图乙是某柴油机工作时的能量流向图。该柴油机的热机效率是，柴油属于（填“一次”或“二次”）能源。【变式10】如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为。两个铁块的质量之比为4：1，升高的温度之比是1：2，则两铁块的比热之比为，吸收的热量之比为。【例题11】如图所示是四冲程汽油机的某一冲程的剖面图，该冲程是冲程；若该汽车行驶时效率为25%，汽车油箱的容积为50L，则油箱装满汽油后，汽油完全燃烧可对外做功J。（ρ汽油＝0.71g/cm3，q汽油＝4.6×107J/kg）【变式11】如图所示是一台单缸四冲程汽油机的工作示意图，将内能转化为机械能的是图；若汽油机效率是25%，在汽油机内完全燃烧2kg汽油放出的热量通过汽油机的转化，能对外做J的有用功。（q汽油＝5×107J/kg）【例题12】据新华社报道，2020年4月8日，中国新疆塔里木盆地传来振奋人心的消息：人们新发现了储量达到2.28亿吨的石油，如图所示。这一发现进一步证实了塔里木盆地下方富含石油！石油燃烧时能释放出巨大的能量[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），q石油=4.4×107J/kg]。求：（1）200g石油完全燃烧放出的热量多少J？（2）若这些热量的42%被水吸收，可以使多少kg的水的温度升高40℃？【变式12】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？【例题13】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）【变式13】随着国家的发展，我国人民的生活水平不断提高，汽车已进入千家万户，某品牌国产汽车以20m/s的速度在平直公路上匀速行驶50km，消耗汽油3L，汽车发动机功率为12kW，已知：汽油的热值q＝4.6×107J/kg，汽油的密度ρ＝0.7×103kg/m3。求该汽车匀速行驶50km过程中：（1）汽车发动机的牵引力；（2）3L汽油完全燃烧产生的热量；（3）发动机的效率（结果保留整数）。【例题14】汽车出厂前需要测试，某次检测过程中，汽车保持恒定功率在水平路面做直线运动，测得其速度随时间变化的图像如图所示，汽车运动中所受阻力不变，发动机效率为40%，加速至2s时牵引力为4000N，10s后油箱还剩10L汽油（汽油热值q＝3.3×107J/L）。求：（1）10s内牵引力做的功；（2