14.2热机的效率（解析版）

14.2热机的效率课后培优练课后培优练级练培优第一阶——基础过关练1．关于热值和热机效率，下列说法正确的是（）A．使燃料燃烧更充分，可提高热机效率B．热机使用的燃料的热值越大，热机效率就越高C．1kg汽油在汽缸内燃烧放出的热量，就是汽油的热值D．火箭升空时燃料燃烧放出的热量全部转化为机械能【答案】A【解析】A．使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故A正确；B．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，与燃料的热值无关，故B错误；C．1kg汽油完全燃烧放出的热量叫做汽油的热值，热值是燃料的一种特性，和燃料是否燃烧、是否完全燃烧、燃料的质量等无关，故C错误；D．火箭升空时燃料燃烧放出的热量一部分转化为机械能，一部分转化为其他形式的能量，故D错误。故选A。2．质量为5的汽油用去了三分之一，剩下的汽油（）A．比热容为原来的三分之一，热值不变B．热值为原来的三分之一，比热容不变C．比热容保持不变，热值也保持不变D．比热容、热值均变为原来的三分之一【答案】C【解析】比热容和热值是物体本身的属性，比热容和热值的大小与物体的体积、质量、形状都无关，与物质的种类有关。故选C。3．如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（）A．η＝×100％ B．η＝×100％C．η＝×100％ D．η＝×100％【答案】C【解析】由能流图可知：燃料完全燃烧放出的热量为E，有用机械能即有用功为E2，根据热机效率的概念内燃机的效率可表示为η=×100%=×100%故选C。4．甲、乙两台内燃机，甲的效率为35%，乙的效率为25%，这两个数据表示（）A．内燃机甲做的功比内燃机乙做得多B．内燃机甲的功率比内燃机乙的功率大C．在相同时间内内燃机甲燃烧的燃油比内燃机乙多D．在消耗相同的燃油时，内燃机甲做的有用功比内燃机乙做的有用功多【答案】D【解析】AB．做功多少和功率的大小以及热机的效率没有关系，故AB不符合题意；C．甲汽油机的效率高于乙汽油机的效率说明做相同的有用功，甲消耗的汽油少，故C不符合题意；D．热机的效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，甲内燃机的效率高于乙内燃机的效率，说明消耗相同的燃油，甲内燃机做的有用功多，故D符合题意。故选D。5．依据你所学的热学知识，下列说法正确的是（）A．天然气燃烧越充分，其热值越大B．发生热传递时，温度从高温物体传递给低温物体C．汽车发动机用水做冷却物质，是因为水的比热容比较大D．炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块不具有内能【答案】C【解析】A．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度、放出热量的多少以及燃烧温度的高低等均无关，故A错误；B．发生热传递时，是高温物体释放热量传递给低温物体，而不是温度，故B错误；C．汽车发动机用水做冷却物质，是因为水的比热容比较大，与其他相同质量的物质相比，升高相同的温度，吸收更多的热量，故C正确；D．任何物体都有内能，炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块也具有内能，故D错误。故选C。6．有一种节能型燃气炉灶，据介绍，使用该种炉灶比普通炉灶烧开同样一壶水可以节约燃气10%~15%。这是因为，使用这种炉灶可以（）A．增大燃气的热值 B．增大燃气的密度C．降低水的比热容 D．提高燃气的燃烧效率【答案】D【解析】A．热值是燃料的一种特性，与燃料的种类有关，不能增大燃气的热值，故A不符合题意；B．密度是物质的一种特性，与物质的种类有关，不能增大燃气的密度，故B不符合题意；C．比热容是物质的一种特性，与物质的种类有关，不能降低水的比热容，故C不符合题意；D．烧开同样一壶水，水吸收的热量相同，使用节能型燃气炉灶比普通炉灶烧开同样一壶水可以节约燃气10%～15%，说明提高了燃料的利用率，即使用这种炉灶可以提高燃气的燃烧效率，故D符合题意。故选D。7．如图所示，是汽油机的能量流向图，对照此图，下列说法不正确的是（）A．废气的排放所占的比例最大，减少该部分能量损失是提高热机效率的有效手段B．冷却水能量的二次利用可以提高能量的利用率C．该汽油机工作时汽油没有完全燃烧，则汽油的热值会减小D．该汽油机的热机效率为28%【答案】C【解析】A．废气会带走一部分能量，所以减少该部分能量损失可以有效的提高热机效率，故A正确，A不符合题意；B．冷却水会带走一部分能量，二次利用可以提高能量的利用率，故B正确，B不符合题意；C．热值是燃料的一种属性，汽油即使没有完全燃烧，汽油的热值也是一定的，故C错误，C符合题意；D．该汽油机的热机效率故D正确，D不符合题意。故选C。8．汽车的发动机大多数是内燃机，内燃机是热机的一种，下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（）A．热机排出的尾气没有内能 B．热机的效率能达到100%C．热机的大量使用会造成环境污染 D．汽油机的做功冲程是将机械能转化成内能【答案】C【解析】A．一切物体在任何温度下都有内能，所以热机排放的尾气也有内能，故A错误；B．热机在工作时不可避免地要损失一部分能量（如散热、克服机械部件间的摩擦），所以热机的效率不可能达到100%，故B错误；C．热机在使用时会排放出一些有害的气体，会造成环境污染，故C正确；D．汽油机的做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，故D错误。故选C。9．2020年11月24日，我国在海南昌航天发射场，用长征五号运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器｡长征五号火箭采用波发氢液氧推进剂，使用液氢作为燃料是因为液氢具有较大的（）A．比热容 B．热值 C．热量 D．内能【答案】B【解析】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，故B正确。故选B。10．为比较不同燃料燃烧放热能力的差异，小明设计了如图甲、乙所示的两组对比实验，实验装置完全相同，实验中忽略热量的散失，且两种燃料燃烧时均匀放热。（1）组装实验装置时，应该由________往________组装（前两空均选填“上”或“下”），用石棉网垫在烧杯下加热的目的是________；（2）实验中应该控制烧杯内水的_______、质量相同，还应控制燃料的________相同，燃料燃烧完后，画出水的温度随时间变化的关系图像如图丙所示。燃料1燃烧5min放出的热量________（选填“大于”“小于”或“等于”）燃料2燃烧15min放出的热量；（3）假设燃料完全燃烧，则燃料1与燃料2的热值之比为________。【答案】

下

上

使烧杯底部受热均匀

初温

质量

大于

4∶3【解析】（1）[1][2]实验室需要用火焰的外焰加热，首先要确定下面的铁架台的位置，所以装置的安装顺序是由下往上。[3]实验时需要液体受热均匀，石棉网的作用是使烧杯底部受热均匀。（2）[4][5]燃料完全燃烧放出的热量与燃料种类和燃料的质量有关，根据控制变量法可知，为比较不同燃料燃烧放热的能力，应控制燃料的质量相同，同时应该控制烧杯内液体的质量和初温相同，则燃料燃烧相同时间，根据液体温度的变化可以判断燃料的放热能力。[6]由图丙可知，燃料1燃烧5min使相同质量的水温度升高了80℃，燃料2燃烧15min使相同质量的水温度升高了60°C，燃料1燃烧后使水的温度升高的多，所以燃料1燃烧放热多，即燃料1放出的热量大于燃料2放出的热量。（3）[7]实验中忽略热量的散失，两烧杯中水的质量相同，则由公式Q=cm∆t可得，二者放出的热量之比为由公式Q=qm可得，燃料1与燃料2的热值之比为11．某一型号的房车在一段平直公路上匀速行驶了40km，用时30min，车的总质量为4×103kg，受到的阻力为车重的（假设燃油完全燃烧，燃油密度ρ＝0.8×103kg/m3，燃油热值q为4.5×107J/kg，g取10N/kg）。求：(1)该房车的行驶速度；(2)该房车牵引力所做的功；(3)已知这一过程消耗燃油，该房车热机的效率是多少？【答案】（1）80km/h；（2）2×108J；（3）27.8%【解析】解：(1)房车在一段平直公路上匀速行驶了40km，用时30min，则该房车的行驶速度(2)车的总质量为4×103kg，受到的阻力为车重的，因为房车在做匀速直线运动，所以牵引力等于阻力，牵引力为则该房车牵引力所做的功(3)这一过程消耗燃油，则燃油完全燃烧放出的热量则该房车热机的效率是答：(1)该房车的行驶速度是80km/h；(2)该房车牵引力所做的功是2×108J；(3)已知这一过程消耗燃油，该房车热机的效率是27.8%。培优第二阶——拓展培优练12．甲、乙两台热机，甲的效率比乙的低，其含义是（）A．甲热机消耗的燃料多 B．甲热机比乙热机做功少C．做相同的有用功，甲损失的能量比乙损失的多 D．甲热机的功率比乙热机的小【答案】C【解析】A．甲热机消耗的燃料多说明做的总功多，但不知道有用功的大小关系，所以不能确定效率高低，故A不符合题意；B．效率高说明有用功占总功的比值大，不能说明做功的多少，故B不符合题意；C．做相同的有用功时，甲损失的能量比乙损失的多，说明甲消耗的油多，甲的效率低，故C符合题意；D．效率高说明有用功占总功的比值大，功率大表示做功的快，效率与功率没有联系，故D不符合题意。故选C。13．北京国际汽车展览会于4月21-25日在北京中国国际展览中心新、老展馆同时拉开大幕．某人为了测试汽车发动机的效率，开车以60Km/h的平均速度行驶了120Km，用去汽油25L，已知汽油的密度为0.7×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg，发动机的功率为32KW，则该汽车发动机的效率为A．28.8% B．36.5% C．23.6% D．38%【答案】A【解析】汽车行驶的速度：v＝60km/h，汽车行驶时间：v＝；t＝＝2h＝7200s，发动机对汽车做的功：W＝Pt＝32.2×103W×7200s＝2.3184×108J，汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝ρvq＝0.7×103kg/m3×25×10−3m3×4.6×107J/kg＝8.05×108J，汽车发动机的效率：η＝＝28.8%.故选A.14．甲、乙两台汽油机，甲的功率是乙的2倍，甲的效率是30%，乙的效率是20%，那么甲、乙在相同时间内所消耗汽油质量之比为A．3：4 B．2：3C．3：2 D．4：3【答案】D【解析】【详解】甲在时间t内做的有用功：W甲=P甲t，乙在时间t内做的有用功：W乙=P乙t，则由题意可知：P甲：P乙=2：1，η甲：η乙=30%：20%=3：2；甲在时间t内消耗的总能量：Q甲=甲在时间t内的耗油量：m甲=，同理可以得到乙在时间t内的耗油量的表达式：m乙=，甲乙两汽油机在相同时间内的耗油量之比：m甲：m乙=：=：=：=4：3，故选D。15．将一瓶酒精用去三分之一，则剩余酒精的密度、比热容和热值

（

）A．都不变B．都变为原来的三分之二C．热值不变，密度、比热容变为原来的三分之二D．热值变为原来的三分之二，密度、比热容不变【答案】A【解析】密度、比热、燃料的热值都是物质的一种特性，它们的大小与物体的质量和体积均无关系．酒精用去三分之一后，质量减少，体积减小，但物质的种类没有变化，所以密度、比热和热值都不变，故选A．16．燃烧1kg煤放出的热量，是燃烧1kg木柴放出热量的两倍多，这主要是因为煤的___________比木柴的大。煤、天然气等化石能源属于___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。【答案】

热值

不可再生【解析】【详解】[1]1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，燃烧1kg煤放出的热量，是燃烧1kg木柴放出热量的两倍多，说明煤的热值比木柴的热值大。[2]煤、天然气等化石能源短期内不可能从自然界得到补充，都属于不可再生能源。17．质量为2kg的某种物质温度从20℃升高到40℃时，吸收的热量是2.4×104J，该物质的比热容是________J/（kg·℃），如果不考虑热量散失，需要完全燃烧________kg干木柴来提供热量。（q木柴＝1.2×107J/kg）【答案】

0.6×103

2×10－3【解析】[1]该物质的比热容[2]如果不考虑热量散失，需要完全燃烧干木柴的质量18．烧开一锅水，需要吸收完全燃烧0.1kg干木材所放出的热量，这些热量若采用天然气加热，需要完全燃烧_______的天然气（已知，）。【答案】0.03【解析】【详解】完全燃烧0.1kg干木材所放出的热量根据题意可知，天然气完全燃烧放出的热量由可知，完全燃烧天然气的体积19．如图在“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验中，小华实验组选用碎纸片和酒精为燃料进行了实验：（1）实验除了温度计，还需要的测量工具是________；（2）烧杯中液体的种类________（选填“相同”或“不同”）质量________（选填“相等”或“可以不等”）；（3）燃料完全燃烧后，图甲的温度计示数升高较多，则________（选填“酒精”或“碎纸片”）放出的热量更多；（4）酒精完全燃烧后，将500g水的温度从20°C升高至70°C，则水吸收的热量为________J。[c水=4200J/（kg·°C）]【答案】

托盘天平

相同

相等

酒精

105000【解析】（1）[1]实验是为了探究“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”，故实验中要称取相同质量的燃料，因此还需要的测量工具是托盘天平。（2）[2]实验是为了比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量，故要对质量相等的相同的液体进行加热，根据公式原理，可以通过比较烧杯内液体变化量的多少来推断质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量的多少。（3）[3]图甲的温度计示数升高较多，则温度变化量也较大，根据公式原理可知，实验中，酒精放出的热量更多。（4）[4]水吸收的热量为20．小阳同学学习了燃料的热值之后，自己设计一个实验来探究酒精和碎纸片的热值大小。（1）在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是：将燃料放好后，应先调整固定______（选填“铁圈”或“横杆”）的位置，再调整固定好其余的器材；（2）为保证实验结论的可靠性，实验时应控制一些物理量相同，这些量是酒精和碎纸片的质量、两杯水的______和水的初温；（3）小阳实验时记录的数据如下表所示，已知在相同的加热设备下，相同时间内，消耗的燃料质量相同，通过表中记录的数据，发现酒精和碎纸片这两种燃料中，热值较大的是______；加热时间/min0123456甲杯水温/℃25272932343638乙杯水温/℃25262728293031（4）小阳实验前用天平分别测出了烧杯中水和两种燃料的质量，并利用记录的数据及公式计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出酒精和碎纸片的热值。他的计算结果与实际值相比偏______（填“大”或“小”），你认为出现这种情况的主要原因是：___________。【答案】

铁圈

质量

酒精

小

见解析【解析】（1）[1]为了利用火焰的外焰加热，安装器材时需要先固定铁圈的位置，然后再调整其他器材的位置，并且注意温度计的玻璃泡不要碰到烧杯壁和烧杯底。（2）[2]探究酒精和碎纸片的热值大小时采用的是控制变量法，需要控制酒精和碎纸片的质量、水的质量相同。（3）[3]甲、乙两个装置中，水的质量和初温相同，由Δ知，末温高的吸收的热量较多；在相同的加热设备下，相同时间内，消耗的燃料相同