初中科学第5节 物体的内能第4课时课时作业

第5节　物体的内能

第4课时　燃料的热值

请判断下列说法的正误(正确的在括号内画“√”，错误的画“×”)：

(1)热机所用燃料的热值越大，效率越高。(　　)

(2)燃料的热值与燃料的燃烧情况无关。(　　)

(3)燃料的热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比，与燃料的质量成反比。(　　)

[易错点拨] 热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、是否完全燃烧都无关。

[核心知识]

1．热值：我们把1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫作这种燃料的热值。

2．公式：q＝或q＝(一般用于气体燃料)。其中m为燃料的质量，V为燃料的体积，q为燃料的热值。

3．热值的单位由热量和质量的单位组合而成。在国际单位制中，热量的单位是焦耳，质量的单位是千克，则热值的单位是焦每千克，符号是J/kg。对某些气体燃料，热值的单位是焦每立方米，符号是J/m3。

1．关于燃料的热值，以下说法中正确的是(　　)

A．燃料的热值与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧状况无关

B．燃烧1 kg某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值

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热值小

2．某种双燃料汽车以天然气和汽油作为燃料，以下说法正确的是(　　)

A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多

B．以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%

C．在压缩冲程中，燃料混合物的温度升高，内能增大

D．汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小

3．1 kg某种燃料____________时放出的热量，叫作这种燃料的热值。热值是燃料的一种特性，同种燃料，热值总是________的。20 kg无烟煤完全燃烧，可以放出__________J热量。(无烟煤的热值是3.4×107 J/kg)

4．下表列出了几种燃料的热值。

(1)完全燃烧1 g的酒精，可放出热量________J；放出相同的热量，完全燃烧干木柴与氢的质量之比是________。

(2)为了探究燃料燃烧时放出的热量是否与燃料的种类有关，应设计如下探究方案：

①在实验时所选用的燃料除种类不同外，质量应________(填“相同”或“不同”)。

②将燃料燃烧放出的热量用水吸收，则实验中，除了盛水容器相同、水的质量要相等外，还应注意________________________________________________________________________。

③通过比较________________________，可以得出结论：燃料燃烧放出的热量与燃料的种类有关。

5．小华利用如所示的实验装置粗略测量蜡烛的热值q，图中A为穿有小木棍的容器(内装有水)，B为下部开了许多通气孔的罩子。[水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)]

(1)要完成本实验，除了图中的实验器材外，还需要的测量工具是______________和______________。

(2)某次实验测得的数据如上表，则粗略测得这支蜡烛的热值q＝__________J/kg。

(3)小华通过本实验测出的热值会比真实值偏________，造成这一偏差的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________(写一条即可)。

6．有一台汽油机在一个工作循环中消耗了10 g汽油，这些汽油完全燃烧产生的热量是多少？若这台汽油机的效率为25%，则一个工作循环对外输出的有用机械能为多少？(汽油的热值为4.6×107 J/kg)

7．用天然气灶给水加热，在标准大气压下，把体积为10 L、温度为15 ℃的水加热到沸腾，求：

(1)水吸收了多少热量。[ρ水＝1.0×103 kg/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]

(2)若不计热量损失，需要完全燃烧多少立方米的天然气。(q天然气＝4.2×107 J/m3)

8．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备。某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×106 J的太阳能，在5 h的有效照射时间内，使热水器中质量为100 kg、初温为20 ℃的水温度升高到40 ℃。求：

(1)热水器中的水吸收的热量Q。[水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)]

(2)热水器5 h内接收到的太阳能E。

(3)热水器的效率η。

(4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气。(煤气的热值取4.2×107 J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收)

9．我国自行生产的混合动力汽车已经服务于生活，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电。混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过电机向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电。

(1)内燃机工作时，将燃料燃烧释放出的________能转化为________能。

(2)电机充当发电机时，它是利用什么原理发电的(　　)

A．磁场对电流的作用 

B．电流周围存在磁场

C．电磁感应现象

(3)某种型号的混合动力汽车，所用的镍氢蓄电池组的部分参数如下表所示。汽车上的电机(充当电动机)需要的功率应该________(填“大于”“等于”或“小于”)30 kW。简单说明你判断的理由：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

 (4)测试人员驾驶该车在平直公路上匀速直线行驶0.5 h，观察仪表盘，发现这段时间内汽车消耗燃油5 kg，车速为50 km/h，蓄电池组储存的电能由最大值的80%增加到最大值。燃油的热值为4.6×107 J/kg，1 kW·h＝3.6×106 J。汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图3－     5－20所示。

①完全燃烧燃油5 kg，放出________J的热量。

②发动机的牵引力为________，牵引力做功为__________J。

③试计算这种汽车内燃机中燃油的能量转化效率。

答案

核心·易错

(1)×　

(2)√　 燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关。

(3)×　 一种燃料确定了，其热值也就确定了，与燃料燃烧放出热量的多少和燃料质量无关。

能力提升拔尖练

1．A　2.C

3．完全燃烧　一定(相同)　6.8×108

4．(1)3.0×104　35∶3　

(2)①相同　②使燃料在同一装置内燃烧　

③水升高的温度

5．(1)温度计　天平　

(2)1.575×107

(3)小　蜡烛燃烧放出的热量没有被水完全吸收

 (1)要完成本实验，需要测量水的温度与水和蜡烛的质量，因此还需要温度计与天平。

(2)这支蜡烛的热值q＝＝＝＝＝1.575×107 J/kg。

(3)实验过程中蜡烛燃烧产生的热量有部分散失于空气中，没有全部被水吸收，因此实验测出的热值比真实值小。

6．解：汽油完全燃烧产生的热量：

Q放＝mq＝0.01 kg×4.6×107 J/kg＝4.6×105 J。

η＝×100%，

一个工作循环中对外输出的有用机械能：

W有用＝ηQ放＝25%×4.6×105 J＝1.15×105 J。

7．解：(1)由ρ＝得，10 L水的质量：

m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×10×10－3 m3＝10 kg，

水吸收的热量：

Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(100 ℃－15 ℃)＝3.57×106 J。

(2)不计热量损失，则Q放＝Q吸＝3.57×106 J，由Q放＝Vq可得，需要完全燃烧天然气的体积：

V天然气＝＝＝0.085 m3。

8．解：(1)热水器中的水吸收的热量：

Q＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(40 ℃－20 ℃)＝8.4×106 J。

(2)热水器5 h内接收到的太阳能：

E＝4.2×106 J/h×5 h＝2.1×107 J。

(3)热水器的效率：

η＝×100%＝×100%＝40%。

(4)煤气燃烧放出的热量全部被水吸收，即Q放＝Q吸＝8.4×106 J，

由Q＝mq可知完全燃烧煤气的质量：

m′＝＝＝0.2 kg。

培优初探拓展练

9．(1)内　机械　(2)C

(3)小于　蓄电池组的功率为30 kW，蓄电池组在带动电机工作的同时，还需要带动照明灯等电器工作，所以汽车上的电机需要的功率应该小于30 kW

(4)①2.3×108　②2000 N　5×107

③解：蓄电池组储存的电能：

W＝30 kW·h＝1.08×108 J；

转化成的电能：

W2＝1.08×108 J×(1－80%)＝2.16×107 J，

所以W有用＝W1＋W2＝5×107 J＋2.16×107 J＝7.16×107 J，

内燃机的效率：

η＝×100%＝×100%≈31%。

 (4)①燃油放出的热量：

Q放＝mq＝5 kg×4.6×107 J/kg＝2.3×108 J，

汽车通过的路程：

s＝vt＝50 km/h×0.5 h＝25 km＝25000 m，

由图像可知，因为做匀速直线运动，v＝50 km/h时阻力是2000 N，则牵引力也是2000 N，

故牵引力做的功：

W1＝Fs＝2000 N×25000 m＝5×107 J。