2021学年第2节 热机的效率巩固练习
展开1.我国的火箭发射技术位于世界前列。为获得强大的推动力,发射火箭选择了氢燃料,这主要是考虑到氢燃料的( )
A.密度小B.热值大C.质量小D.比热容大
2.当煤价上涨时,有些不法商贩将煤矿石破碎后掺在优质煤中高价出售,客户为了不上当,最恰当的方法是检测下列哪个物理量( )
A.质量B.温度C.比热容D.热值
3.甲、乙两辆汽车,甲车汽油机的效率比乙车汽油机的效率高,这表明( )
A.甲机比乙机做功多
B.甲机比乙机做功快
C.输出相同的机械能,甲机消耗的汽油多
D.输出相同的机械能,甲机消耗的汽油少
4.下列有关热和能的说法中,不正确的是( )
A.相同质量的燃料,热值越大,完全燃烧时放热越多
B.0 ℃的冰熔化成0 ℃的水时,温度不变,内能增加
C.发生热传递时,热量总是从内能大的物体传递给内能小物体
D.汽车发动机用水降温是因为水的比热容较大
5.一瓶汽油倒了一半后,变化的物理量是( )
A.热值 B.比热容C.密度 D.质量
6.下列关于热值和热机效率的描述,正确的是( )
A.使燃料燃烧更充分,可以增大热值
B.燃料燃烧释放的热量越大,热值越大
C.热值和热机效率都是定值,与外界条件无关
D.使燃料燃烧更充分,可以提高热机效率
7.汽车发动机一是汽油机,汽油的热值为4.6×107 J/kg,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,下列回答不正确的是( )
A.该内燃机的效率为30%
B.1 kg的汽油完全燃烧能够释放4.6×107 J的能量
C.为确保发动机正常工作,需用水对其冷却
D.发动机压缩冲程把燃料燃烧产生的内能转用化为机械能
8.下列说法正确的是( )
A.燃料燃烧越充分,它的热值就越大
B.内燃机用水做冷却液,是因为水的比热容较大
C.敲击大小不同的编钟,发出声音的音色不同
D.在闹市区安装噪声监测装置,可以减弱噪声
9.西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭,于2019年4月20日将第四十四颗北斗导航卫星成功送上太空。下列说法中正确的是( )
A.火箭使用液氢燃料,主要是利用了液氢的比热容大
B.火箭升空过程中,燃料燃烧将机械能转化为化学能
C.北斗导航卫星加速升空过程中,其动能和重力势能均增大
D.北斗导航卫星加速升空过程中,其惯性增大
10.如图所示,把热水壶放在煤气灶上烧水的过程中,下列说法正确的是( )
A.煤气的燃烧过程是内能转化为化学能
B.煤气燃烧越充分,它的热值越大
C.烧水的过程是通过做功的方式改变水的内能
D.水的温度越高,水分子运动越剧烈
11.小文家用燃气热水器将质量为100 kg的水从20 ℃加热到50 ℃,消耗了1 m3的天然气(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg•℃),天然气的热值为3.2×107 J/m3,则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是( )
A.使燃料燃烧更充分,可以增大热值
B.水吸收的热量是1.26×107 J
C.该热水器工作的效率 49.5%
D.热值和热机效率都是定值,与外界条件无关
12.如图,甲、乙、丙三图的装置完全相同,燃料的质量相同,烧杯内液体的初温与质量也相同,不考虑热量损失,下列说法正确的是( )
A.对比甲、乙两图,如果燃料2的热值较高,最终图乙液体内能较小
B.对比乙、丙两图液体最终升高的温度,可以比较两种液体的比热容
C.对比乙、丙两图,如果液体b最终升温较高,说明燃料1的热值较大
D.对比甲、丙两图,如果液体b比热容比液体a大,那么要升高相同温度,图甲装置需要时间较短
二、综合题
13.我们每天都在产生大量垃圾,合理分类和利用垃圾是我们面临的一个重大课题。某垃圾处理厂处理垃圾时提炼出了200 kg燃料油,若燃料油的热值为4.0×107 J/kg,则这些燃油完全燃烧放出的热量为 J,燃料油燃烧时发热,燃料油的化学能转化为 能。
14.现代生活中最重要的交通运输工具——汽车,与我们的生活走得越来越近了。
(1)某单缸汽油发动机气缸的活塞面积是120 cm2,做功冲程中活塞移动的距离是30 cm,气体的平均压强是5×105 Pa.汽油的热值是4.6×107 J/kg,每次做功耗油0.2 g,气体一次膨胀对活塞做的功是 J;若每次做功过程中汽油的90%完全燃烧,每次汽油燃烧放出的热量是 J;排气过程中,废气温度 ,内能 。
(2)汽油的热值4.6×107 J/kg含义:
(3)汽油机的效率很低,主要原因之一是 带走了大量的能量。
15.5月18日,我国在世界上第一次对可燃冰实现安全可控开采。1 m3可燃冰分解后,可释放出约120 kg的天然气,已知q天然气=4.4×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg•℃).求:
(1)l m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧,放出的热量约是多少?
(2)若上述热量70%被水吸收,可将多少kg的水从10 ℃加热至98 ℃?
16.5月18日,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10倍计算。(c水=4.2×103 J/(kg•℃);天然气的热值q=7×107 J/m3),求:
(1)体积为0.01 m3的可燃冰完全燃烧放出的热量为多少?
(2)若这些热量的90%被质量为100 kg的水吸收,则水升高的温度是多少?
参考答案与解析
1.【答案】B
【解析】运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料,不仅液态氢的密度小,主发是考虑到氢燃料的热值大,完全燃烧相同质量的氢时,可以释放出更多的热量;故B正确,ACD错误。
故选:B。
【答案】D
【解析】热值是燃料的一种特性,是指1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时放出的热量越多,掺假后煤的热值降低,所以可以用热值来区分。而从比热容、质量、温度无法区分,故D正确。
故选:D。
3.【答案】D
【解析】A.做功的多少与功率和时间有关,与热机效率无关,故A错误;
B.做功快慢用功率来表示,与热机效率无关,故B错误;
CD.输出相同的机械能,即做相同的有用功,甲的效率高,根据η= 知,甲机中汽油燃烧放出的热量少,根据Q=mq知,甲机消耗的汽油少,故C错误、D正确。
故选:D。
4.【答案】C
【解析】A.由Q放=mq可知,相同质量的燃料,热值越大,完全燃烧时放热越多;故A正确;
B.一块0 ℃的冰熔化成0 ℃的水时,需要吸收热量,但温度不变,内能增加;故B正确;
C.发生热传递时,热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体,跟内能多少无关,故C错误;
D.因为水的比热容较大,相同质量的水和其它物质比较,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以汽车发动机冷却系统用水作为工作物质,故D正确;
故选:C。
【答案】D
【解析】一瓶汽油倒掉一半,物质总量减少,所以质量变小,故D符合题意;
但物质种类、状态未变,所以汽油的密度、比热容及热值均不变,故ABC不符合题意。
故选:D。
6.【答案】D
【解析】AB.热值是燃料的一种特性,与燃烧情况、放出热量的多少无关,故AB错误;
C.热值取决于燃料种类,与外界条件无关;而燃料的燃烧情况、能量的损失都会影响热机效率,即热机效率不是定值,与外界条件有关,故C错误;
D.使燃料燃烧更充分,可以增大有效利用的能量,可以提高热机的效率,故D正确。
故选:D。
7.【答案】D
【解析】A.由图可知,有用功的能量:100%﹣33%﹣30%﹣7%=30%,所以该内燃机的效率为30%,故A正确;
B.汽油的热值为4.6×107J/kg,表示完全燃烧1kg的汽油释放的能量4.6×107J,故B正确;
C.因为水的比热容较大,相同质量的水和其它物质比较,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以可作为冷却剂,故C正确;
D.内燃机的四个冲程中,压缩冲程把燃料燃烧产生的机械能转用化为内能,故D错误。
故选:D。
8.【答案】B
【解析】A.燃料的热值是燃料的特性,与实际燃烧情况无关,故该选项错误;
B.水的比热容比较大,等质量物质在升高相同温度时,水吸收的热量多,适合作为内燃机的冷却液,该选项正确;
C.敲击大小不同的编钟,是音调不同,相同乐器发出的声音的音色相同,该选项错误;
D.噪声监测装置只能监测噪声等级,不能减弱,该选项错误。
故选:B。
9.【答案】C
【解析】A.发射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,可以释放出更多的热量,故A错误;
B.火箭升空的过程中,燃料燃烧释放出的内能转化为机械能,故B错误;
C.北斗导航卫星加速升空的过程中,速度增大,高度增大,因此动能和重力势能都增大,机械能的总量也增大,故C正确;
D.北斗导航卫星加速升空过程中,其质量不变,惯性不变,故D错误。
故选:C。
10.【答案】D
【解析】A.煤气在燃烧过程是化学能转化为内能,故A错误;
B.燃料的热值仅与燃料的种类有关,而与燃料的燃烧程度、质量都无关,故B错误;
C.烧水时水从火焰中吸收热量,温度升高,是利用热传递的方式改变物体内能的,故C错误;
D.水的温度越高,水分子运动越剧烈,故D正确。
故选:D。
11.【答案】B
【解析】A.热值是燃料的一种特性,与燃烧情况、放出热量的多少无关,故A错误;
B.水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103 J/(kg•℃)×100 kg×(50 ℃﹣20 ℃)=1.26×107 J,故B正确;
C.天然气完全燃烧放出的热量:
Q放=Vq=1 m3×3.2×107 J/m3=3.2×107 J;
该热水器烧水的效率:
η= ×100%=×100%≈39.4%,故C错误;
D.热值取决于燃料种类,与外界条件无关;而燃料的燃烧情况、能量的损失都会影响热机效率,故D错误。
故选:B。
12.【答案】D
【解析】A.对比甲乙两图,液体的初温与质量相同,且燃料的质量相同,若燃料2的热值较高,最终燃料2放出的热量多,则乙图液体吸收的热量多,液体的末温更高,所以图乙液体内能更大,故A错误;
B.比较两种液体的比热容大小,要控制热源(加热器)相同,即燃料应相同,而乙、丙两图中燃料不同,放出的热量不相等,不能比较比热容大小,故B错误;
C.对比乙、丙两图,燃料不同、液体的种类不同(比热容不同),不能判断液体a、b吸收热量的多少,则不能判断燃料1、2放出热量的多少,所以不能判断热值大小,故C错误;
D.对比甲、丙两图,燃料相同,相同时间内放出的热量相同;若液体b比热容比液体a大,则液体b升温慢、液体a升温快,那么要升高相同温度,甲图装置需要时间较短,故D正确。
故选:D。
二、综合题
13.【答案】8.0×109;内。
【解析】(1)这些燃油完全燃烧放出的热量:
Q=mq=200 kg×4.0×107 J/kg=8.0×109 J;
(2)燃料油燃烧时发热,燃料油的化学能转化为内能。
故答案为:8.0×109;内。
14.【答案】(1)1800;8.28×103;降低;减少;
(2)1 kg汽油完全燃烧放出的热量为4.6×107 J;
(3)尾气。
【解析】(1)p=,
气体膨胀对活塞产生的力:
F=pS=5×105 Pa×120×10﹣4 m2=6000 N,
气体每次膨胀对活塞做功:
W=Fs=6000 N×0.3 m=1800 J;
每次汽油燃烧放出的热量:
Q=mq×90%=0.2×10﹣3 kg×4.6×107 J/kg×90%=8.28×l03 J;
在排气过程中,排气门打开,排出废气,温度降低,内能减少。
(2)汽油的热值是4.6×107J/kg的含义:1kg汽油完全燃烧时放出的热量是4.6×107J。
(3)汽油机工作时,废气带走了大量的能量,散失到空中,使得汽油机的效率很低。
故答案为:
(1)1800;8.28×103;降低;减少;
(2)1kg汽油完全燃烧放出的热量为4.6×107J;
(3)尾气。
15.【答案】5.28×109 J;1×104 kg。
【解析】(1)由题知,1 m3可燃冰分解后,可释放出约120 kg天然气,
这些天然气完全燃烧产生热量:
Q放=mq=120 kg×4.4×107 J/kg=5.28×109 J;
(2)由题知,水吸收的热量:
Q吸=70%Q放=70%×5.28×109 J=3.696×109 J,
由Q吸=cm(t﹣t0)可得加热水的质量:
m===1×104 kg。
答:
(1)1m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧,放出的热量约是5.28×109 J;
(2)可将1×104 kg的水从10 ℃加热至98 ℃。
16.【答案】7.0×l06 J;15 ℃。
【解析】(1)由题意可得,可燃冰的热值:
q可燃冰=10q天然气=10×7.0×107J/m3=7.0×108J/m3;
0.01m3“可燃冰”完全燃烧放出的热量:
Q放=Vq可燃冰=0.01m3×7.0×108J/m3=7.0×l06J;
(2)由η=得被水吸收的热量:
Q吸=ηQ放=90%×7.0×l06J=6.3×106J;
由Q吸=cm△t可得水升高的温度:
△t===15℃。
答:
(1)0.1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为7.0×l06J;
(2)水升高度的温度是15℃
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