初中物理第十四章 内能的利用第3节 热机的效率精练

这是一份初中物理第十四章 内能的利用第3节 热机的效率精练，共11页。试卷主要包含了选择题，多选题，填空题，实验探究题，计算题，综合题等内容，欢迎下载使用。
1.小天同学为了比较质量均为200g的水和煤油的吸热能力，利用如图甲所示的实验装置进行实验，实验中两个酒精灯完全一样，加热10min后每个酒精灯消耗酒精5g（q 酒精＝3×10 7J/kg），水的比热容为4.2×10 3J/（kg•℃），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像（如图乙）。若单位时间内水和煤油吸收的热量相等，则下列说法正确的是（ ）

A . 煤油的吸热能力与其加热时间有关
B . 20min内煤油吸收的热量为2.52×103J
C . 他使用的酒精灯的加热效率为16.8%
D . 煤油的比热容为2.1×103J/（kg•℃）
2.如图是汽车四冲程发动机的一个冲程示意图。下列说法正确的是（ ）
A . 该冲程将内能转化为机械能
B . 此发动机的效率在90%左右
C . 该冲程是压缩冲程
D . 发动机效率越高，做功越快
3.一瓶酒精用去一半后，剩下的酒精（ ）
A . 热值不变，密度不变，比热容减小一半
B . 热值不变，密度不变，比热容不变
C . 热值，密度和比热容都减小一半
D . 热值减小一半，密度增大，比热容不变
4.一瓶煤油用去四分之一，剩下的煤油（ ）
A . 密度、热值、比热容都不变
B . 比热容、密度不变，热值减小
C . 密度、热值不变，比热容减小
D . 比热容、热值不变，密度减小
5.有100kg汽油用去一半后，剩下汽油的（ ）
A . 密度、比热容、热值都不变
B . 密度、比热容不变，热值减小一半
C . 密度减小一半，比热容、热值不变
D . 密度、比热容、热值都减小一半
二、多选题
1.关于热值、热机和热机效率，下列说法中正确的是（ ）
A . 燃料燃烧得越充分，它的热值就越大
B . 燃料的热值大小与它质量的大小无关
C . 热机做的有用功多，热机的效率就高
D . 汽油机做功冲程将内能转化成机械能
2.关于内能及其利用，下列说法正确的是（ ）
A . 一切物体都具有内能
B . 足球运动越慢，它的内能越小
C . 冬天搓手取暖，是通过做功的方式改变内能
D . 热机的功率大，效率就一定高
3.下列关于提高锅炉效率的方法，正确的是（ ）
A . 把块状燃料粉碎成粉末状
B . 用鼓风机向炉膛吹气
C . 利用热值大的燃料
D . 向锅炉加大燃料的投放量
4.小帆在老师指导下，用如图所示的同一个实验装置分别加热100g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图乙所示，乙从20℃加热至沸腾刚好消耗酒精4g（ q酒精=3×107J/kg）。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等， c水=4.2×103J/kg⋅℃ ， 则下列说法中正确的是（ ）
A .c乙=2.1×103J/kg⋅℃
B . 乙的吸热能力大于甲的吸热能力
C . 0~8min乙吸收的热量为1.68×104J
D . 该酒精灯的加热效率为35%
5.小满同学采用了如图甲所示的装置来“探究海波在不同状态下的吸热能力”，并将实验数据绘制成如图乙所示的图像。加热时，酒精灯每分钟完全燃烧0.2g酒精，已知试管内所装海波的质量是200g。固态海波的比热容为1.2×10 3J/（kg•℃），酒精的热值为3.0×10 7J/kg。下列与该过程有关的说法中正确的是（ ）
A . 第8min 时海波已处于液态
B . 固态海波的吸热能力大于液态海波的吸热能力
C . 前2min内海波吸收的热量是2.88×106J
D . 第10﹣11min内酒精灯的加热效率为24%
三、填空题
1.如图所示是汽油机工作的某个冲程，此冲程是将 ________ 能转化为 ________ 能，完全燃烧100g的汽油，若放出的热量中有80%被质量为20kg、初温为20℃的水吸收，则水的温度可以升高到 ________ ℃。（汽油的热值 q=4.62×107J/kg）
2.小明在家中挑战做油条，他用天然气将油加热至沸腾，将醒好的面拉成条形放入油锅中，变成金黄色即可食用。炸油条的过程是通过 ________ 的方式来改变油条的内能的；若炸完油条发现用掉 0.15 m3的天然气，此过程中天然气完全燃烧放出的热量是 ________ J。（ q 天然气 = 4.0×107 J/m3）
3.用酒精炉把质量为4kg的水，从10℃加热到60℃，水需要吸收的热量为 ________ J；若酒精炉的热效率50%，至少需要完全燃烧酒精 ________ g。[c 水＝4.2×10 3J/（kg•℃），q 酒精＝3.0×10 7J/kg]
4.如图所示，可看出内燃机正处于 ________ 冲程。汽油的热值是4.6×10 7J/kg，2kg汽油完全燃烧放出的热量是 ________ J，1kg汽油使用一半后，热值 ________ （选填“不变”、“变大”、“变小”）。
5.燃气热水器将质量为30kg、温度为15℃的水加热到65℃，消耗天然气0.25m 3。在此过程中水吸收的热量是 ________ J，热水器烧水时的效率是 ________ [ c 水=4.2×10 3J/(kg·℃)；q 天然气＝4×10 7J/m 3]。
6.菜油最适宜的烹饪温度在150℃至180℃之间。用天然气将质量为0.02kg的菜油从室温20℃加热到170℃，天然气燃烧释放出的热量有60%被菜油吸收。则菜油吸收了 ________ J热量，燃烧了 ________ m 3的天然气。（取c 菜油=2.0×10 3J/(kg℃），天然气的热值为4×10 7J/m 3）
7.小明家中的燃气热水器将水从20℃加热到44℃，消耗了0.12m 3的天然气，天然气完全燃烧放出的热量为 ________ J，若该燃气热水器的效率为90%，则被加热水的质量为 ________ kg。[已知水的比热容为4.2×10 3J/（kg•℃），天然气的热值为4.2×10 7J/m 3]
8.我国在2020年3月26日宣布，中国海域天然气水合物即“可燃冰”第二轮试采取得成功，可燃冰属于 ________ （选填“可再生”或“不可再生”）能源，同等条件下，它完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，若以10倍的关系粗略计算，在1个标准大气压下0.85kg可燃冰完全燃烧放出的热量，可使10 3kg的20℃的水温度升高 ________ ℃。[c 水=4.2×10 3J/（kg·℃），q 煤气=4.2×10 7J/kg]
四、实验探究题
1.小明在“比较不同液体的吸热能力”实验中：
（1） 除了图中所示器材，他还需要的测量仪器有天平和 ________ ；
（2） 在甲装置中，分别给初温相同且 ________ 相等的水和食用油加热；
（3） 在甲装置中，用相同酒精灯给水和食用油加热相同时间，其目的是为了保证这两种液体 ________ 相同；
（4） 经过思考，小明想到了比较不同物质吸热能力的两种方法，
①质量相同的不同物质，升高相同的温度，吸收热量多的，吸热能力 ________ ；
②质量相同的不同物质，吸收相同的热量，温度变化小的，吸热能力 ________ ；（以上两空均选填“强或弱”）
（5） 图丙是小明根据实验数据绘制的图象，则食用油的比热容是 ________ J/(kg•℃)；【已知水的比热容为4.2×10 3J/(kg•℃)】
（6） 乙装置中两个相同烧杯装有相同质量的水，灯中煤油和菜籽油的质量相等，进行“比较煤油和菜籽油的热值大小关系”实验，实验数据如表：
分析数据可知：热值较大的是 ________ ；
（7） 通过实验数据直接计算出燃料的热值将 ________ （选填“偏大”或“偏小”）。
2.小聪同学暑假期间和家人一起去海边游玩，他发现在白天的时候，沙子被晒得烫脚，而海水却是凉凉的感觉，到了晚上沙子凉凉的，而海水却是温温的，他就想应该是不同的物质吸热能力可能是不相同的，于是他找来了一些实验器材，用图甲所示的装置做了如下的实验：
（1） 用两只相同的烧杯分别取初温度和 ________ （选填“体积”或“质量”）相同的水和沙子；
（2） 用两个相同的酒精灯来加热水和沙子，实验过程中我们可以通过 ________ （选填“升高的温度”或“加热时间”）来衡量水和沙子吸收热量的多少；
（3） 在第4分钟时，温度计显示沙子的温度如图乙所示，其读数为 ________ ℃；
（4） 小聪根据所测得的数据，绘制出了等质量的水和沙子在相同加热条件下温度随时间变化的图像，根据图像可知，质量相同的水和沙子吸收相同的热量， ________ 的温度升高的多，所以水和沙子相比， ________ 的吸热能力更强；
（5） 如果水的比热容是 4.2×103J/(kg⋅℃) ， 则沙子的比热容是 ________ J/(kg⋅℃)。
（6） 经思考，同学们发现利用这个实验的实验装置还可以探究燃料热值大小。如图所示，丁、戊、己三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同，下列说法正确的是______（多选）；
A . 比较不同液体的比热容，可以选择丁、己两图
B . 比较不同液体的比热容，可以选择戊、己两图
C . 比较不同燃料的热值，可以选择戊、己两图
D . 比较不同燃料的热值，可以选择丁、戊两图
（7） 在第（6）小问的热值实验中，若采集到的数据如图，根据表格中记录的实验数据可知这两种燃料中热值较大的是 ________ 。（选填“燃料1”或“燃料2”）
3.小明同学探究了“不同物质吸热升温的现象”，同时又探究了“不同燃料燃烧的放热能力”，他设计了两组实验装置如图所示。

（1）在探究“不同物质吸热升温的现象”实验中应选用 ________ 组器材（选填“甲”、“乙”）；在一个烧杯中加入400g的沙子，需要在另一个烧杯中加入400g的水，给水和沙子加热相同的时间，不同物质吸热能力是通过 ________ 来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）；
（2）质量相等的沙子和水，在初温相同时开始加热，图丙是根据实验记录数据画出的温度随时间变化图像，由图像可知，实验过程中操作不到位的步骤是 ________ ；
（3）用燃烧皿替换两个相同的酒精灯，比较酒精和碎纸片的热值（如图乙所示）。对于此实验的器材要求，下列需要控制的是 ________ （填序号）。
A.酒精和碎纸片的质量相等 B.烧杯中水的质量相等
五、计算题
1.生物航空煤油是以动植物油脂为原料，采用我国自主研发的加氢技术、催化剂体系和工业技术生产。通过一系列的工序可将“地沟油”转化为生物航空煤油，而1吨生物航空煤油可减少2.83吨碳排放，将真正实现变废为宝。某校科创小组在一次活动中完全燃烧0.7kg的生物航空煤油给水加热。已知该加热装置的热效率为30%，水的比热容是 4.2×103/kg·℃ ， 生物航空煤油的热值是 4×107J/kg，求此次活动中：
（1）生物航空煤油完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）能将多少质量的水从10℃加热到60℃。
2.小明学习热学的有关知识后，他想估算家里每天烧水、做饭需要的热量，于是小明仔细记录了他家烧水、煮饭需要的时间，并把它折算成烧水的时间，小明家每天烧水、做饭需要的热量相当于每天将30kg初始温度为20℃的水烧开。【c 水 = 4.2×10 3 J/(kg·℃)】
求：（1）小明家每天烧水、做饭需要多少热量？
（2）若煤的热值为3.0×107 J/kg，完全燃烧放出热量的40%被水吸收，则小明家每天烧水、做饭需要多少kg煤？
3.某型号汽车在车型测试中，在一段平直公路上以80km/h的速度匀速行驶了6km，消耗汽油1.5L，已知汽油的密度为0.7×10 3kg/m 3 ， 汽油的热值为4.5×10 7J/kg。假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为40％，求该型号汽车在以此速度行驶过程中
（1） 汽油完全燃烧放出多少热量？
（2） 汽车受到的阻力是多大？
六、综合题
1.某飞艇如图甲所示，其气囊体积巨大，采用轻质材料制作。飞艇升空靠浮力来实现，水平飞行靠发动机提供动力。发动机输出的能量用于做推动功和辅助功：推动功指克服空气阻力推动飞艇水平飞行做的功；辅助功指发动机驱动飞艇.上发电机工作所做的功，辅助功的功率恒定。当飞艇低速（v≤12m/s）水平直线飞行时，其受到的空气阻力F 阻与速度v的关系如图乙所示。飞艇部分参数见表。忽略气囊厚度及气囊外其他部分受到的浮力。
（1） 将气囊充满氦气，此时飞艇最多可载多少位乘客升空?（平均每位乘客质量m=60kg， ρ 空气=1.2kg/m 3 ， ρ 氦气=0.2kg/m 3 ， g=10N/kg）
（2） 飞艇先后以3m/s和6m/s的速度水平匀速直线飞行相同的时间，推动功分别为W 1和W 2 ， 则W 1∶W 2是多少?
（3） 飞艇低速水平匀速直线飞行时，若消耗10kg燃油，可飞行的最大距离为多少千米?（燃油热值q 油=4.5 ×10 7J/kg）
2.近几年政府推出了“汽车下乡”、“小排气量购置税减半”、“以旧换新”等政策，极大的促进了汽车行业的发展，随着人民生活水平的不断提高，小明的爸爸最近也购买了一辆轿车。小明利用所学的物理知识对汽车进行了一系列探索与研究活动：
（1）小明同学阅读了汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示的图表，请根据给出的信息，计算完全燃烧0.2kg的汽油能够获得多少的能量？这些能量能产生多少有用功，（汽油的热值为4.6×107J/kg） ________ ；
（2）汽车行驶时发动机燃烧，m质量的汽油，产生的牵引力为F，热机的效率是η，能使汽车前进的距离s为 ________ （用给出物理量的符号表示距离，汽油的热值在本小题中用q表示）；
（3）通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如表所示；根据表中数据所反映的规律可知，当轿车速度为120km/h时对应的制动距离是 ________ m。
3.1860年，法国人勒努瓦发明了世界上第一台内燃机，它通过煤气燃烧产生热能和动力，压缩比为1，热效率为4.5%，低于当时的蒸汽机水平。1926年瑞士人布希引入了废气涡轮增压理论、1950年直喷技术原型开始出现，但汽油机热效率进步缓慢，直到1990年，电喷系统才给汽油机热效率带来了明显改善。到了2000年，发动机精确喷油下的热效率才达到30%，后经多年发展大多汽油机的效率多在28%~33%。某款国产165型单缸四冲程汽油机，该汽油机的汽缸横截面积为 40cm2 ， 活塞冲程长60mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为 1.0×106Pa ， 飞轮的转速是2400r/min。求：
（1） 这种汽油机燃气对活塞的平均压力；
（2） 这种汽油机满负荷工作时做功的功率（不计摩擦损失）；
（3） 如果某小型汽车用4个缸的这种汽油机作为动力机（设每个缸提供的功率均相同），若该汽油机的效率为40%，当该汽车在平直公路上以36km/h的速度匀速行驶54km，需消耗汽油多少kg？（汽油的热值为 4.6×107J/kg）
4.空气炸锅（如图甲）因其烹制食物脂肪含量低，美味酥脆，无油烟味，深受广大市民青睐，其原理是利用热空气流加热食物。科技创新小组的同学将其拆解后，发现核心元件是两个发热电阻和一个风扇，由温控开关S进行自动控制，经研究后画出简化电路图如图乙。
（1）空气炸锅采用高速热风循环技术，工作时会通过电动机向内部吹风，借助循环风，达到炸锅内部迅速升温的目的，与传统烤箱相比、空气炸锅烹制食物时，所用时间更 ________ ；
（2）使用空气炸锅，安全至关重要。同学们认真研究说明书及内部结构后，作出如下分析，其中合理的是 ________ ；
A.若空气炸锅的风扇不转了，发热电阻仍然工作，可以正常使用
B.烹制食物时为了提升加热效率，可以堵住空气炸锅背部的出风口
C.空气炸锅的电源线使用三脚插头，目的是让烹制美食更快速、更高效
D.为了安全和延长使用寿命，严禁直接用冷水冲洗未冷却的空气炸锅
（3）科技小组断开家中其他用电器，只让该空气炸锅以低温挡工作2min，观察到图丙所示的家用电能表转了90圈，此时空气炸锅的实际电功率是 ________ W；
（4）若科技小组使用电功率为1500W的档位烹制薯条，已知薯条的质量为0.24kg，初始温度为20℃，通电1min达到120℃，空气炸锅的能量转化效率为80%，请利用上述数据计算出薯条的比热容 c= ________ J/kg⋅℃。
加热时间/min
0
1
2
3
4
5
6
甲杯水温/℃
25
27
29
32
34
36
38
乙杯水温/℃
25
26
27
28
29
30
31
燃料
加热前的液体温度/℃
燃料燃尽后的液体温度/℃
燃料1
20
35
燃料2
20
25
空载质量（不含氦气）
3750kg
气囊总容积
4200m3
发动机额定输出功率
3×105W
辅助功的功率
5×104W
发动机效率
36%
最大速度
70km/h
实验次数
1
2
3
4
5
速度/(km⋅h﹣1)
40
60
80
100
120
制动距离/m
8
18
32
50