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2.3热机效率
一、单选题
1.2016年10月17日，我国长征二号F运载火箭成功地将神舟十一号载人飞船送向太空．火箭燃料中有液态氢，液态氢常作为燃料，是因为液态氢具有（ ）
A. 含有较多的热量 B. 较小的密度 C. 较大的比热容 D. 较大的热值
2.关于热机的效率，下列说法中正确的是（ ）
A. 热机做的有用功越多，热机效率一定高 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. 以上说法都不对
3.（2016•荆门）下列现象的解释错误的是（ ）
A. 水难压缩是由于分子间存在斥力
B. 把煤磨成煤粉燃烧能提高燃料利用率是由于其热值变大
C. 家用“暖气”用水作介质是利用水的比热容大
D. 糖放入热水中很快变甜是由于温度越高，分子运动越快
4.今年9月15日，中国在酒泉卫星发射中心用长征二号F﹣T2火箭将天宫二号空间实验室发射升空．“长征二号F﹣T2”运载火箭采用液态氢做为燃料，原因是液态氢具有（ ）
A. 较大的比热容 B. 较低的沸点 C. 较大的热值 D. 较高的凝固点
5.关于热机，下列说法中正确的是（ ）
A. 效率越高的热机功率也越大
B. 热机所用燃料的化学能转化成的内能越多，效率越高
C. 寒冷的冬天，晚上要把热机水箱中的水放掉是为了防止水箱被冻裂
D. 使用热值高的燃料可提高热机的效率
6.热机的效率较低，为了提高热机的效率，你认为下列方法目前不可能实现的是（ ）
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A. 尽量减少因克服摩擦力而额外消耗的能量 B. 尽量使燃料充分燃烧
C. 想办法把燃料放出的热量全部用来做有用功 D. 尽量减少各种热损失
7.依据你所学的热学知识，下列说法正确的是（ ）
A. 炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块不具有内能 B. 物体吸收热量，温度不一定升高
C. 汽车发动机用水做冷却物质，是因为水的比热容比较小 D. 天然气燃烧越充分，其热值越大
8.汽油机飞轮转速是3600r/min，在1s内汽油机内能转化为机械能的次数及完成的冲程个数为（ ）
A. 15次，60个 B. 18次，120个 C. 30次，120个 D. 900次，30个
9.下列说法正确的是（ ）
A. 比热容与物体吸收或放出的热量有关 B. 热值与燃料的燃烧情况有关
C. 使燃料燃烧更充分，可以增大热值 D. 使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
10.煤炭是一种重要能源。区别优劣煤质最科学的办法是检测下列哪个物理量（ ）
A. 比热容 B. 密度 C. 热值 D. 温度
11.一台四冲程内燃机转速为600r/min，则（ ）
A. 每分钟内做功100次，共有400个冲程 B. 每分钟内做功200次，共有200个冲程
C. 每秒内做功20次，共有10个冲程 D. 每秒内做功5次，共有20个冲程
12.今年南京雾霾较严重．二氧化物传感器能用于雾霾浓度的检测，它的原理是其电阻随雾霾浓度的增大而减小．若将二氧化物传感器接入如图所示的电路中，当二氧化物传感器所处空间的雾霾浓度增大时，电压表示数U与电流表示数I发生变化，其中正确的是（ ）
A. U变小，I变小 B. U变大，I变大 C. U变小，I变大 D. U变大，I变小
13.下列说法中正确的是（ ）
A. 5g汽油比2kg汽油的热值少
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B. 比热容是物质的一种特性，与物质的种类与状态无
C. 温度低于0℃的物体不具有内能 D. 在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变
14.关于热机的效率，下列说法中正确的是（ ）
A. 热机做的有用功越多，效率一定越高 B. 热机消耗的燃料越少，效率一定越高
C. 热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高 D. 热机做功越快，效率一定越高
二、填空题
15.世界上真有绝对安全的通信吗？有，那就是量子通信，2016 年 8 月 16 日，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将 世界首颗量子科学实验卫星墨子号发射升空，如图所示，火箭使 用的燃料主要是液态氢这是利用了氢燃料________的特点，火箭发射升空时燃料燃烧的________能转化为火箭的________能．
16.在“比较不同燃料热值”的实验中，小明利用与图示完全相同的两套实验装置，分别在燃烧皿中放入质量相同的燃料甲和燃料乙，点燃后对质量都为100g和初温都为20℃的水加热燃烧相同时间后，用甲加热后的水温度为30℃，另一杯水温度为24℃．实验中通过比较________（加热时间/水升高的温度）来比较水吸收的热量的．此过程水的内能________（增大/减小），用甲加热的水吸收的热量为________J，此时________（能/不能）说明甲的热值较大．水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）．
17.在夏季雨天的一次闪电中，若带电云层与地面间电压为3×109V时发生雷击，放电电流为5×106A，放电时间为4×10﹣6s，则释放________ J的电能．若这些电能全部转化为内能，这相当于质量为________ kg的煤完全燃烧释放的能量．（q煤=3×107J/kg）
18.奇瑞汽车是芜湖本土品牌，汽车汽油机工作时，在做功冲程中，将________ 能转化________ 能．热机使用效率往往不高，请你写出一条提高热机效率的建议：________ ．
19.如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧．这与四冲程汽油机的________冲程的能量转化相同．某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1s 内，汽油机完成________个工作循环．
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20.如图所示是A、B两种燃料完全燃烧释放的热量Q与其质量m的关系图，从图中可看出A燃料的热值________（选填：“大于”、“小于”或“等于”）B燃料的热值，在标准大气压下，若一定质量的B燃料完全燃烧释放的热量为4.9×106 J，其中有60%的热量被质量为10kg、初始温度为38℃的水吸收，c水=4.2×103J/（kg•℃），则水的温度将升高到________℃．
三、解答题
21.为响应节能减排，低碳出行，如图是王辉家购置的新型能源轿车．假期全家驾车从商丘到洛阳游玩，爱思考的王辉不仅收集了如下所示的相关数据，还记录了轿车在公路上行驶全程所用的时间为5h（按匀速行驶计算），天然气热值为4×107J/m3 ． 求：
轿车质量（kg）
1200
每个车轮与地面接触面积（m2）
0.05
商丘到洛阳距离（km）
332
行车15km耗天然气（m3）
1
匀速行驶时牵引力（N）
2000
（1）轿车（空载）停放在水平地面上时对地面的压强为多少？（g取10N/kg）
（2）轿车行驶过程中牵引力做功的功率约是多少？
（3）该轿车理论上的效率约是多少？
（4）请你指出该款轿车的优缺点（各列举一条）．
22. 右表是小明家电热水壶的铭牌。使用该电热器将1Kg水从20℃加热到100℃，正常工作情况下，实际用时7分钟，求（1）水吸收的热量是多少？如果这些热量由热值为4.2×107J/kg的煤气获得，至少要燃烧多少kg煤气？（2）电热水壶加热水的效率。〔c水=4.2×103J/(kg·℃)〕
四、实验探究题
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23.如图甲所示，A，B，C，三个实验装置完全相同，燃料的质量都为10g，烧杯内液体的初温、质量都相同，请你解答下列问题．
（1）实验时应按照________的顺序组装器材（选填“自上而下”或“自下而上”）；
（2）比较不同燃料的热值应选择________两个装置（选填装置序号），当燃料完全燃烧时，通过比较________来比较不同燃料热值的大小．
（3）图乙是根据比较不同物质比热容的实验数据绘制的图象，若烧杯内的液体分别是水和食用油，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），则食用油的比热容是________．
五、综合题
24.以汽油为燃料的观光汽车沿某盘山公路以36km/h的速度匀速行驶，经过15min从山脚到达山顶；汽车上山时沿路面获得的牵引力恒为9.2×103N．已知汽油完全燃 烧释放的热量转化为汽车牵引力做功的效率为30%，汽油热值q=4.6×107 J/kg，求：
（1）汽车上山时牵引力的功率；
（2）从山脚到山顶汽车发动机做的功；
（3）汽车从山脚到山顶消耗汽油的质量．
25.一辆氢气动力试验汽车10min内在平直路面上匀速行驶了1.2×104m，消耗了0.1 5kg的氢气．此过程中汽车发动机产生的牵引力为1.0×103N（氢气的热值取1.4×108J/kg ）．则：
（1）氢气燃烧产生的热量；
（2）汽车的牵引力做的功；
（3）汽车发动机的效率．
26.天然气灶烧水，燃烧0.5m3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃．（水的比热容为c=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为q=7.0×107J/m3）．求：
（1）水吸收的热量Q吸；
（2）0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放；
（3）燃气灶的效率η．
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答案解析部分
一、单选题
1.【答案】D
2.【答案】D
3.【答案】B
4.【答案】C
5.【答案】C
6.【答案】C
7.【答案】B
8.【答案】C
9.【答案】D
10.【答案】C
11.【答案】D
12.【答案】B
13.【答案】D
14.【答案】C
二、填空题
15.【答案】热值大；化学；机械
16.【答案】水升高的温度；增大；4.2×103；不能
17.【答案】6×1010 ；2000
18.【答案】内；机械；使燃料充分燃烧
19.【答案】压缩；20
20.【答案】小于；100℃
三、解答题
21.【答案】解：（1）轿车对水平地面的压力：F=G=mg=1200kg×10N/kg=1.2×104 N；
轿车对水平地面的压强：p==6×104 pa；
（2）轿车牵引力做的功：W=Fs=2000N×332×103m=6.64×108 J；
牵引力做功的功率：P==3.7×104 W；
（3）根据表格数据可知，行车15km耗天然气1m3 ，
则从商丘到洛阳消耗天然气的体积V=m3 ，
天然气放出的热量Q放=Vq=m3×4×107J/m3≈8.9×108 J，
轿车的效率η=
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≈74.6%．
（4）通过前面的计算可知，该汽车的能源利用率高；该汽车使用天然气，燃烧天然气也会带来环境污染（合理即可）．
答：（1）轿车（空载）停放在水平地面上时对地面的压强为6×104pa；
（2）轿车行驶过程中牵引力做功的功率约是3.7×104W；
（3）该轿车理论上的效率约是74.6%；
（4）优点：能源利用率高；缺点：会带来环境污染．
22.【答案】解：（1）水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）
=4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃-20℃）
=3.36×105J；
由题意可知，Q放=Q吸=3.36×105J，
由Q放=mq可得，需要燃烧的煤气质量：
m′==0.008kg；
（2）电热水壶正常工作时的功率为1000W，工作7min消耗的电能：
W=Pt=1000W×7×60s=4.2×105J，
电热水壶的效率：
η=×100%=80%．
四、实验探究题
23.【答案】（1）自下而上
（2）BC；温度计示数的变化
（3）2.1×103J/（kg•℃）
五、综合题
24.【答案】（1）解：汽车行驶的速度 ，
汽车上山时牵引力的功率：
答：汽车上山时牵引力的功率为9.2×104W
（2）解：从山脚到山顶的时间 ，
由 可得牵引力所做的功：
答：从山脚到山顶汽车发动机做的功为8.28×107J
（3）解：由 得汽油完全燃烧放出的热量：
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，
由 得消耗汽油的质量：
答：汽车从山脚到山顶消耗汽油的质量为6kg
25.【答案】（1）解：氢气完全燃烧放出的热量： Q放=mq=0.15kg×1.4×108J/kg=2.1×107J
（2）解：牵引力所做的功： W=F牵s=1.0×103N×1.2×104m=1.2×107J
（3）解：汽车发动机的效率： η= = ×100%≈57.1%
26.【答案】（1）解：水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（70℃﹣20℃）=2.1×107J
（2）解：天然气完全燃烧放出的热量：
Q放=Vq=0.5m3×7.0×107J/m3=3.5×107J
（3）解：燃气灶的效率：
η= ×100%= ×100%=60%
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