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2017-2018学年人教版九年级物理第十四章 第二节 热机的效率 同步测试

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2017-2018 学年人教版九年级物理第十四章 第二节 热机的效率 同步测试

2017-2018 学年人教版九年级物理第十四章 第二节 热机的效率 同步测试

一、单选题(共 11 题;共 22 分)
1.酒精灯内的酒精用去了一半,剩下的一半( )

A. 比热容、热值均变为原来的一半 C. 比热容不变,热值变为原来一半

B. 比热容、热值均不变 D. 热值不变,比热容变为原来一半

2.物体 A、B 质量相等,把它们加热到相同的温度,然后把它们分别放入等量同温的水里,(不计热量损失), A 物体能使水温升高 10℃,B 物体能使水温升高 20℃,设 A、B 的比热容为 cA 和 cB , 则( )

A. cB=cA

B. cB=2cA

C. cB>2cA

D. cA<cB<2cCA

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%

4.一瓶酒精用去一半后,剩下的酒精( )

A. 热值不变,密度不变,比热容减小一半 C. 热值,密度和比热容都减小一半

B. 热值不变,密度不变,比热容不变 D. 热值减小一半,密度增大,比热容不变

5.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

6.一金属块温度从 30℃上升到 50℃,吸收的热量为 Q1 , 温度从 90℃降低到 70℃,放出的热量为 Q2 , 则( )

A. Q1>Q2

B. Q1=Q2 .

7.下列关于热值的说法正确的是( )

C. Q2 >Q1

D. 无法比较

A. 燃料燃烧越充分热值越大 B. 2 kg 的煤完全燃烧比 1 kg 的煤完全燃烧热值大

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C. 1 kg 煤燃烧放出 3×105 J 的热量,则煤的热值为 3×105 J/kg D. 热值是燃料的一种属性与燃料的质量无关,不同的物质热值一般不同

8.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系,与燃料的质量和燃烧状况无关 B. 燃烧 1 千克某种燃料放出的热

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

9.据中央电视台新闻联播报道,2016 年 7 月,我国将发射全球首颗量子通信卫星.发射卫星的火箭使用的 燃料主要是液态氢,这是利用了氢燃料的( )

A. 热值大

B. 比热容大

C. 密度大

D. 以上说法都不正确

10.关于燃料的热值,以下说法正确的是( )

A. 燃料的热值与燃料的燃烧情况有关 B. 容易燃烧的燃料,热值一定大 C. 煤的热值比干木柴大,燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多 D. 0.5g 汽油和 2kg 汽油,它们的热值是一样的

11.我国随着航天事业发展需要,正在研制大功率液氢发动机.这种发动机使用液氢作燃料,主要是因为氢 是有( )

A. 较小的密度

B. 较大的比热容

C. 较高的热值

D. 较低的沸点

二、填空题(共 6 题;共 11 分)

12.王磊家最近开通了天然气,细心的他发现同样条件下烧开同一壶水比过去用液化气所用时间短了,这主 要是由于两种燃料的________不同;若现将 1.5kg 初温为 20℃的水烧开(标准大气压下),需要吸收的热 量为________J.已知水的比热容为 4.2×103J/(kg?℃).

13.转速为 2400r/min 的四冲程汽油机,每秒内完成 ________ 个冲程,对外做功 ________ 次.

14.热机效率定义:热机转变为有用功的能量(有效利用的能量)与燃料________释放的能量的比值称为热 机效率。

15.我市部分公交车已使用天然气来代替燃油.某公交车在一段时间内消耗了 420g 天然气,若这些天然气 完全燃烧,可放出热量________J,若天然气烧水时的效率是 80%,这些热量可使 40kg 的水由 30℃升高到

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________℃.(天然气的热值为 4.0×107J/kg,水的比热容为 4.2×103J/(kg?℃),当时大气压为 1 个标准 大气压) 16.某家庭需要将 50kg、初温为 10℃的水加热到 50℃作为生活用水,他们利用煤气灶烧水,需要燃烧 0.8kg 的煤气.这些水从 10℃加热到 50℃需要吸收的热量为________J,0.8kg 的煤气完全燃烧放出的热量为 ________J,煤气灶烧水的效率为________.(c 水=4.2×103J/(kg?℃),q 煤气=4.2×107J/kg) 17.家用热水器有用天然气为燃料给水加热的.已知天然气的热值为 4.0×107J/m3 , 完全燃烧 2.1m3 的天 然气可以获得________ J 的热量.
三、计算题(共 2 题;共 10 分)
18.已知焦炭的热值为 q=3.0×107J/kg,0.14kg 的焦炭完全燃烧放出的热量是多少?若这些热量的 25%被温度 为 25℃的水吸收,则能使多少质量的水温度升高到 75℃?c 水=4.2×103J/(kg?℃) 19.某太阳能热水器中装有质量 50 千克的水,在阳光的照射下,该热水器中水的温度从 25℃升高到 85℃, 求这些水吸收的热量?【c 水=4.2×103 J/(kg?℃)】
四、解答题(共 2 题;共 10 分)
20.如图是 200g 冰的熔化图象,它在 CD 段吸收的热量是多少?
21.杨老师家的汽车尾部上标有“2.0T”的字样,其中“T”就是“涡轮增压”,是利用高温、高压的废气去冲击“废 气涡轮”高速旋转,来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转,从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压,使 汽油燃烧更充分,燃气压强更大,同时也减少了废气中的有害物质,达到提高发动机效率和减少废气污染 的目的.这辆汽车的最低油耗可达 0.2kg/(kW?h),已知汽油的热值为 4.5×107J/kg.(温馨提示:最低油 耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量;0.2kg/(kW?h)表示获得 1kW?h 能量消耗 0.2kg 汽油).求: (1)0.2kg 的汽油完全燃烧时放出的热量为多少? (2)该汽车发动机的效率最高可达多少?
五、综合题(共 2 题;共 25 分)
22.(2017?黔西南州)某学校锅炉用天然气作燃料给水加热.已知天然气的热值为 4.0×107J/m3(不计热量 损失). (1)完全燃烧 4.2m3 的天然气可以获得多少热量?
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2017-2018 学年人教版九年级物理第十四章 第二节 热机的效率 同步测试 (2)这些热量可以使 1000kg 的水从 30℃升高到多少℃? 23.某家庭需要将 50kg、10℃的水加热到 50℃作为生活用水,他们利用煤气灶烧热水时,需要燃烧 0.8kg 的煤气.己知煤气的热值 q=4.2×107J/kg,水的比热容为 c=4.2×103J/(kg?℃).求: (1)把 50kg、10℃的水加热到 50℃需吸收的热量; (2)0.8kg 的煤气完全燃烧时放出的热量; (3)煤气灶烧水的效率.
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答案解析部分
一、单选题 1.【答案】B 【解析】解答】解:酒精的比热容、热值两个物理量,都是表示酒精的某种特性;是从不同的角度来描述 酒精的特性,只与物质的种类和状态有关,与质量无关;一瓶酒精用去一半,则剩下的酒精的比热容、热 值不变. 故选 B. 【分析】比热容、热值是物质的某种特性,与物质的种类和状态有关,同种物质的比热容、热值一般不变. 2.【答案】C 【解析】【解答】放 A 物体的水吸收的热量:Q 吸 1=c 水 m 水△ t=c 水 m 水×10℃,放 B 物体的水吸收的热量: Q 吸 2=c 水 m 水△ t′=c 水 m 水×20℃,所以 Q 吸 2=2Q 吸 1????① ; 物体 A、B 的质量相等 , 加热到相同的温度 t0 , 放入等质量、同温度 t 水的水里,不计热量损失,物体 A 放出的热量等于水吸收的热量,所以有:Q 放 A=cAm(t0?tA)=Q 吸 1???②; 物体 B 放出的热量等于水吸收的热量,可得:Q 放 B=cBm(t0?tB)=Q 吸 2?????③;由①②③得:Q 放 B=2Q 放 A , 即:cBm(t0?tB)=2cAm(t0?tA)?????④; tA 为 A 物体使水达到的末温 , tB 为 B 物体使水达到的末温,因为 tA=t0 水+10℃ , tB=t0 水+20℃,所以 tA<tB , 则 t0?tB<t0?tA , 由④得:cB>2cA . 故答案为:C .【分析】因为水的质量、初温相等 , AB 两物体使水温升高的温度不同,根据公式 Q=cm△ t 判断出吸收热量多少的关系 , 即可以知道道 A、B 物体放出热量多少的关系 ; 最后水与物体的温度相同 , 根据水的末温高低 , 即可以知道物体 A、B 的末温高低 , 再根据公式 Q=cm△ t 判断出两个物体比热容的 大小关系 . 3.【答案】C 【解析】【解答】解: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 , 所以
内燃机的效率可表示为 η= ×100%= ×100%.
故选 C. 【分析】热机的机械效率是指有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值.
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4.【答案】B
【解析】【解答】解:酒精的比热容、密度、热值,都是表示酒精的某种特性;是从不同的角度来描述酒 精的特性,只与物质的种类和状态有关,是一般不发生变化的量;一瓶酒精用去一半,剩下的酒精质量变 为原来的一半;则剩下的酒精的比热容、密度、热值不变. 故选 B. 【分析】(1)密度是物质的一种特性,每种物质都有自己的密度,不同物质的密度一般不同,质量、体 积的变化一般不会引起密度的变化,只有气体在膨胀和被压缩时,密度会发生明显的变化; (2)每种燃料都有自己的热值,热值是燃料的特性,不随质量而变化; (3)比热容是物质的特性,不随质量而变化,物质的状态变化会引起比热容的变化.
5.【答案】C
【解析】【解答】解: 汽油机的转速是 3600r/min,即 60r/s,因一个工作循环,曲轴转两圈,对外做功一次,所以,该汽油机每 秒可以做功 30 次,完成 120 个冲程. 故选 C. 【分析】在四冲程汽油机中,一个工作循环,曲轴转两圈,对外做功一次,完成 4 个冲程.
6.【答案】B

【解析】【解答】因 =

==

= , 所以 Q1=Q2 .

故应选:B.

【分析】解答本题,只要根据热量的计算公式求比值,即可进行判断大小.本题考查了对热量计算公式的 应用,只要熟记公式,并能正确进行公式变形,即可轻松求解.
7.【答案】D 【解析】【解答】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 AB 错误;由 于不确 定燃料是否完全燃烧,故 C 错误;热值是燃料的一种特性与燃料的质量无关,不同的物质热值一 般不 同,D 说法正确。故选 D。 8.【答案】A

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【解析】【解答】A、燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃料的质量和燃烧状况无关,A 符合题意; B、燃烧 1 千克某种燃料完全燃烧放出的热量叫这种燃料的热值,B 不符合题意; C、热值大小与燃料的质量多少无关,C 不符合题意; D、燃料不论是否完全燃烧,其热值都是不变的,D 不符合题意; 故答案为:A. 【分析】本题考查了热值的相关知识,要理解热值是指质量为 1 千克某种燃料完全燃烧放出的热量,热值 的大小只与燃料的种类有关,与其他因素无关.
9.【答案】A
【解析】【解答】解: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 正确. 故选 A. 【分析】热值是指 1 千克的某种燃料完全燃烧后释放的能量,热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料 时,释放出的热量越多,所以在选择火箭燃料时首先应该考虑燃料热值的大小.
10.【答案】D
【解析】【解答】解:A、燃料的热值只与燃料的种类有关,与燃料的燃烧程度无关,故 A 错;B、热值大 小与燃料是否容易燃烧无关,故 B 错; C、煤的热值比干木柴大,说明 1kg 的煤完全燃烧放出的热量比 1kg 干木柴完全燃烧放出的热量多.本选项 的说法中不一定完全燃烧,故 C 错; D、燃料的热值只与燃料的种类有关,与燃料的质量无关,故 D 正确. 故选 D. 【分析】1kg 某种燃料完全燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值.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、燃烧程度等均无关.
11.【答案】C
【解析】【解答】由于氢具有较高的热值,相同质量的物质在完全燃烧时能够放出的热量较多,C 符合题 意. 故答案为:C. 【分析】1 千克某种燃料完全燃烧放出的热量,叫热值.热机工作时将内能转化机械能.
二、填空题 12.【答案】热值;5.04×105
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【解析】【解答】解:烧开一锅水比过去他们家用液化气所用的时间少了,是因为天然气的热值高; 水 吸收的热量: Q 吸=cm△ t=4.2×103J/(kg?℃)×1.5kg×(100℃﹣20℃)=5.04×105J. 故答案为:热值,5.04×105 . 【分析】烧开一锅水比过去他们家用液化气所用的时间少了,就说明天然气的热值高,完全燃烧相同质量 的天然气和液化气,天然气燃烧放热多;知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温,利用吸热公式 Q 吸=cm△ t 求水吸收的热量.
13.【答案】80;20
【解析】【解答】解:四冲程汽油机的飞轮转速为 2400r/min,则该飞轮每秒钟转 40 圈; 因为一个工作循环飞轮转 2 圈,完成四个工作冲程,做功 1 次,所以 1s 内,飞轮转 40 圈,活塞往复运动 40 次,共 20 个工作循环,80 个冲程,做功 20 次. 故答案为:80;20. 【分析】汽油机的一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成.在一个工作 循环中曲轴转 2 圈,飞轮转 2 周,做功一次.
14.【答案】完全燃烧
【解析】【解答】热机消耗的总能量是燃料完全燃烧放出的能量,所以答案为“完全燃烧”。 【分析】准确掌握热机效率的定义即可简单解题。本题考查的是热机的效率。
15.【答案】1.68×107;100 【解析】【解答】解:(1)消耗 420g 天燃气释放的热量: Q=mq=0.42kg×4.0×107J/kg=1.68×107J;(2) 由题知,Q 吸=80%Q 放=80%×1.68×107J=1.344×107J,由 Q 吸=cm(t﹣t0),可得,1.344×107J=4.2×103J/(kg?℃) ×40kg×(t﹣30℃),解得 t=114℃,因为当时气压为 1 标准大气压,故这些热量可使 40kg 的水由 30℃升 高到 100℃将不再升高. 故答案为:1.68×107;100. 【分析】(1)根据 Q=mq 计算出天然气燃烧放出的热量;(2)水吸收的热量和天然气放出的热量相等, 根据 Q 吸=cm(t﹣t0)的变形式求出水的末温 16.【答案】8.4×106;3.36×107;25%
【解析】【解答】解:①水吸收的热量: Q 吸=cm 水△ t=4.2×103J/(kg?℃)×50kg×(60℃﹣20℃)=8.4×106J;
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②0.8kg 煤气完全燃烧放出的热量: Q 放=m 煤气 q=0.8kg×4.2×107J/kg=3.36×107J; ③燃气灶烧水的效率:

η= =

×100%=25%.

故答案为:8.4×106;3.36×107;25%. 【分析】(1)知道水的质量、水的比热容和水的初温和末温,利用吸热公式求水吸收的热量;(2)知道 煤气的质量和煤气的热值,利用 Q 放=mq 计算煤气完全燃烧放出的热量;(3)水吸收的热量是有用的能量, 煤气完全燃烧放出的热量为总能量,利用效率公式求燃气灶烧水的效率.本题考查了学生对吸热公式、燃 料燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用,因条件已给出,难度不大.

17.【答案】8.4×107
【解析】【解答】解: 2.1m3 天然气完全燃烧放出的热量:Q 放=Vq=2.1m3×4.0×107J/m3=8.4×107J. 故答案为:8.4×107; 【分析】已知天然气的热值和体积,可利用公式 Q 放=Vq 计算完全燃烧 2.1m3 的天然气放出的热量.

三、计算题

18.【答案】①完全燃烧 0.14kg 的焦炭放出的热量: Q 放= =0.14kg×3.0×107J/kg=4.2×106J; ②由题意可知,Q 吸=25%×Q 放=25%×4.2×106J=1.05×106J,



得水的质量:

m 水=

=

=5kg。

答:0.14kg 的焦炭完全燃烧放出的热量是 4.2×106J;若这些热量的 25%被温度为 25℃的水吸收,则能使 5kg 的水温度升高到 75℃。

【解析】【分析】(1)已知焦炭的质量和热值,根据 Q= 求 0.14kg 的焦炭完全燃烧放出的热量;(2)

由题意可知,Q 吸=25%×Q 放 , 知道水的初温和末温,利用

求出可加热水的质量。

本题考查学生对燃料完全燃烧放出热量公式、吸热公式和效率公式的掌握和运用,计算时要注意升高到(末 温 t)和升高(温度的变化量△ t)的区别,关键是公式及变形公式的灵活运用,难度不大。

19.【答案】这些水吸收的热量的为:1.26×107J

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【解析】【解答】这些水吸收的热量为: Q 吸=c 水 m(t﹣t0) =4.2×103J/(kg?℃)×50kg×(85℃﹣25℃) =1.26×107J. 答:这些水吸收的热量的为:1.26×107J. 【分析】知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温,利用吸热公式 Q 吸=cm(t﹣t0)求出水吸收的热 量.
四、解答题
20.【答案】解:由图象可知,CD 段冰完全熔化为水,水的温度从 0℃增加到 10℃, 则水吸收的热量: Q 吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg?℃)×200×10﹣3kg×(10℃﹣0℃)=8.4×103J. 答:在 CD 段吸收的热量是 8.4×103J
【解析】【分析】由图象可知,CD 段是水,温度从 0℃增加到 10℃,又知道水的质量和比热容,根据 Q 吸 =cm(t﹣t0)求出水吸收的热量.
21.【答案】已知:汽油的质量 m=0.2kg,热值 q=4.5×107J/kg,有用功 W=1kW?h=3.6×106J, 求:(1)汽油完全燃烧时放出的热量 Q 放=?;(2)汽车发动机的效率 η=? 解:(1)汽油完全燃烧时放出的热量“ Q 放=mq=0.2kg×4.5×107J/kg=9×106J; (2)汽车发动机的效率:

η=

×100%=

×100%=40%.

答:(1)汽油完全燃烧时放出的热量为 9×106J; (2)汽车发动机的效率为 40%. 【解析】【分析】(1)根据 Q 放=mq 求出汽油完全燃烧时放出的热量;

(2)根据题意可知,获得 1kW?h 能量消耗 0.2kg 汽油,根据 η=

求出热机的效率.

五、综合题

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22.【答案】(1)解:完全燃烧 4.2m3 的天然气放出的热量: Q 放=Vq=4.2m3×4.0×107J/m3=1.68×108J (2)解:水吸收的热量:Q 吸=Q 放=1.68×108J, 由于 Q 吸=cm△ t 得,

水升高温度:△ t=

=

=40℃;

热量可以使 1000kg 的水从 30℃升高到:△ t=t﹣t0 , 末温 t=△ t+t0=30℃+40℃=70℃.
【解析】【分析】(1)知道天然气的热值和质量,利用 Q 放=vq 求天然气完全燃烧放出的热量;(2)天 然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收,即 Q 吸=Q 放 , 求出水吸收的热量,再根据吸热公式求水升高的 温度值.
23.【答案】(1)解:水吸收的热量: Q 吸=cm△ t=4.2×103J/(kg?℃)×50kg×(50℃﹣10℃)=8.4×106J (2)解:0.8kg 煤气完全燃烧放出的热量: Q 放=mq=0.8kg×4.2×107J/kg=3.36×107J (3)解:煤气灶烧水的效率:

η= ×100%=

×100%=25%

【解析】【分析】(1)知道水的质量、水的比热容和水的初温和末温,利用吸热公式求水吸收的热量; (2)知道煤气的质量和煤气的热值,利用 Q 放=mq 计算煤气完全燃烧放出的热量;(3)水吸收的热量是 有用的能量,煤气完全燃烧放出的热量为总能量,利用效率公式求燃气灶烧水的效率.

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