1、1第四节 热机效率和环境保护基础闯关全练拓展训练1.(2016 广东中考)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.水的温度越高,水分子运动越剧烈D.烧水的过程是通过做功的方式改变水的内能2.汽油的热值为 4.6107 J/kg,现有汽油 2 kg,取其中一半完全燃烧,放出的热量是 J,剩余汽油的热值是 J/kg。 3.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,
2、效率一定越高能力提升全练拓展训练1.(2017 黑龙江绥化中考)用煤气灶烧水时,燃烧 1 kg 的煤气,使 100 kg 的水从 20 升高到 70 ,则水吸收的热量是 J,煤气完全燃烧放出的热量是 J(q 煤气 =4.2107J/kg)22.太阳能是一种清洁能源。某太阳能热水器每天能使 500 kg 的水温度升高 30 ,那么这些水吸收的热量为 J,这些热量相当于完全燃烧 m 3的天然气放出的热量。天然气的热值取 3.0107 J/m3,水的比热容 c=4.2103 J/(kg) 3.天然气的使用,大大改善了我们的生活环境,在一个标准大气压下,把质量为 200 kg,温度为 20 的水烧开,
3、水吸收的热量为 J,若天然气燃烧放出的热量只有 50%被水吸收,则需要完全燃烧 m 3的天然气。(q 天然气 =3.0107 J/m3) 4.(2018 辽宁大石桥水源镇月考)如图是某太阳能热水器,向其中注入 50 kg 水,阳光照射一段时间后,水温从 10 升高到 50 。水的比热容是 4.2103 J/(kg)。试求:(1)这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少?(2)如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是 2.8107J,则这段时间该热水器的效率是多少?(3)若用煤燃烧来提供 2.8107J 的热量,需完全燃烧多少千克煤?(煤的热值约为3.5107J/kg)。5.(2018 江
4、苏东台第七联盟月考)太阳能具有清洁无污染、可再生等优点,是最有开发前景的新能源之一。小明家新安装了一台可装 50 kg 水的太阳能热水器,加满水后,经过 4 h 阳光的照射,水温由原来的 20 升高到 40 ,则:水的比热容 c 水 =4.2103J/(kg)、焦炭的热值 q=3.0107J/kg(1)在这 4 h 内水吸收了多少热量?(2)若火炉燃烧焦炭放出的热量的 20%被水吸收,则需要燃烧多少 kg 的焦炭?三年模拟全练拓展训练1.(2018 江苏南京秦淮月考,18,)某家庭需要将 50 kg、20 的水加热到 60 作为生活用热水,他们利用煤气灶烧水,需燃烧 0.8 kg 煤气。已知煤
5、气的热值 q=4.2107 J/kg,水的比热容 c=4.2103 J/(kg)。求:(1)50 kg、20 的水加热到 60 需吸收的热量;(2)完全燃烧 0.8 kg 煤气放出的热量;(3)煤气灶烧水的效率。2.认识自然,亲近自然。初春学校组织学生到一农庄进行社会实践活动,小明携带一个质量为 1 kg 的合金锅、一台如图所示的便携式丁烷气炉(内置一瓶新的燃气,参数如表所示),爱探究的小明通过手机上网查到便携式燃气炉的热效率为 30%,丁烷气体的燃烧效率为 90%,野炊地水的沸点为 96 ,测出当地水的温度为 26 水的比热容为 4.2103 J/(kg),锅的比热容为 0.8103 J/(
6、kg),则:3(1)完全燃烧 0.1 kg 的丁烷气体可以放出多少焦耳的热量?(2)需多少焦耳的热量,才能使合金锅内 2 kg 的水温度升高 50 ?(3)如果燃气炉以最大火力工作,一瓶燃气最多能持续燃烧 1.4 h,这样能够把质量为多少千克的水烧开?(最后结果保留 1 位小数)品名 便携式丁烷气 炉 质量 1.88 kg(不含气瓶)型号 WZL-168-A 尺寸 343284113 mm用途 野外用 点火方式 电子点火使用燃气 液化丁烷气燃气消耗量150 g/h(最大火力时)气瓶规格(尺寸/容量)品名 总质量 净质量 主要成 分 热值神州 354 g 250 g 丁烷 9107 J/kg3.
7、(2016 福建莆田仙游沙溪中学月考,31,)小红同学家的一台 80 L 太阳能热水器安装在楼顶上,现需要将初温为 10 的水加热到 60 ,则:(1)这台热水器装满水时,水的质量是多少千克?(2)这些水需要吸收多少热量?c 水 =4.2103 J/(kg)(3)若不计热损失,这些热量由燃气来提供需要至少完全燃烧多少千克?(q 气 =3107 J/kg)(4)而实际上需燃烧 0.7 千克的燃气,则燃气炉的热效率为多大?五年中考全练拓展训练1.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.使燃料燃烧更充分,可以提高热机效率C.燃料燃烧释放的热量越大,热值越大D
8、.热值和热机效率都是定值,与外界条件无关2.(2016 福建三明中考,25,)天然气是一种热值高、污染小的清洁能源,2016 年三明市迎来了天然气时代。完全燃烧 0.035 m3的天然气放出 焦的热量。若这些热量完全被水吸收,能使 千克的水温度升高 50 。水的比热容 c=4.2103 J/(kg),天然气的热值取 q=4107 J/m3 43.(2016 广西钦州中考,26,)天然气具有热值高、投资成本低、价格实惠、污染少、安全等优点,我市今年天然气用户预计达到 6 万户,年用气量将达到 1 350 万 m3以上,小李家 5 月份使用天然气 10 m3,已知天然气价格为 3.27 元/m 3
9、,热值为 8.4107 J/m3,求:(1)完全燃烧 10 m3天然气放出的热量;(2)小李家 5 月份天然气的费用。4.某物理兴趣小组的同学,用煤炉给 10 kg 的水加热,同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在 6 min 内完全燃烧了 2 kg 的煤,水的比热容为 4.2103 J/(kg),煤的热值约为 3107 J/kg。求:(1)煤完全燃烧产生的热量;(2)经过 6 min 时间加热,水所吸收的热量;(3)煤炉烧水时的热效率。核心素养全练拓展训练1.(2016 山东新泰一模)为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值,小明采用如图所示的装置进行实验:他将一定质量的酒精
10、和碎纸片分别放入两个燃烧皿中,点燃它们,分别给装有质量相等的水的两个相同烧杯加热,直至酒精和碎纸片完全燃烧。(1)小明设计了一张记录实验数据的表格,其中两项内容漏写了,请你帮他补充完整。温度燃料 加热前水温/ 10 g 酒精 (2)实验后小明根据实验数据利用公式 Q=cmt 算出了水吸收的热量,结合“10 g 酒精”这一数据,算出了酒精的热值,算出的酒精热值是否可靠,请说明理由: 。 2.阅读短文,回答问题:汽车在高速行驶过程中一旦发生碰撞,车身停止,而乘员则会继续向前与车身撞击,甚至能把挡风玻璃撞碎而飞出车外。在发生交通事故时,安全带能对人体起到缓冲的作用,防止出现二次伤害。在发生严重撞击时
11、,方向盘等处的车载气囊会自动充气弹出,在人体接触到5安全气囊时,安全气囊通过气囊表面的气孔开始排气,从而起到缓冲作用,减轻身体所受冲击力,大大减小伤害。(1)汽车“发动机”一般需要用水来做冷却剂,这是利用了水的 的属性; (2)汽油机是汽车的“心脏”,汽油机的 冲程将内能转化为机械能; (3)一辆汽车沿一平直公路匀速行驶 30 km,消耗了 2 kg 汽油,该汽车与路面间的摩擦力为690 N,则此过程中汽油完全燃烧放出的热量为 J,该汽车“发动机”的效率为 (q 汽油 =4.6107 J/kg); (4)对于短文中提到的“缓冲”,文静同学提出了自己的猜想:安全带和安全气囊增加人与碰撞物间的接触
12、时间,从而大大减小撞击力。物理兴趣小组的同学共同设计了如下实验方案:在两个相同的玻璃槽中堆放不同厚度的面粉,从相同的高度先后落下同一枚鸡蛋,落在面粉厚度大的槽中,留下较深的坑,鸡蛋完好无损;落在面粉厚度较小的槽中,鸡蛋破裂。实验中通过比较 来比较撞击时间的长短,根据实验可以验证文静同学的猜想是 (正确/错误)的;请列举上述“缓冲”物理知识在生活中应用的一个实例: 。 第四节 热机效率和环境保护基础闯关全练拓展训练1.答案 C 煤气的燃烧过程是化学能转化为内能,A 错误;煤气的热值是煤气完全燃烧放出的热量与其质量之比,是一个定值,与煤气是否燃烧充分无关,B 错误;分子热运动与温度有关,水的温度越
13、高,水分子运动越剧烈,C 正确;烧水的过程是通过热传递的方式改变水的内能,D 错误。故选 C。2.答案 4.610 7 4.610 7解析 一半汽油完全燃烧放出的热量为:Q=mq=1 kg4.610 7 J/kg=4.6107 J;燃料的热值不会随着质量的改变而改变,所以剩余汽油的热值不变,仍为 4.6107 J/kg。3.答案 C 热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机的效率。所以热机的效率与做有用功的多少、消耗燃料的多少、做功的快慢无必然的大小关系。故选 C。能力提升全练拓展训练1.答案 2.110 7 4.210 7解析 水吸收的热量:Q 吸 =cm 水 t=4.
14、210 3J/(kg)100 kg(70 -20 )=2.1107J;1 kg 煤气完全燃烧放出的热量:Q 放 =m 煤气 q 煤气 =1 kg4.2107J/kg=4.2107J。2.答案 6.310 7 2.16解析 水吸收的热量 Q 吸 =cm 水 t=500 kg4.210 3 J/(kg)30 =6.310 7 J,由于 Q 放 =Q 吸 =6.3107 J,所以这些热量相当于完全燃烧天然气的体积为 V 天然气 = =放=2.1 m3。6.3107 3.0107 /33.答案 6.7210 7 4.48解析 水吸收的热量 Q 吸 =cmt=4.210 3 J/(kg)200 kg(1
15、00 -20 )=6.72107 J;Q 放 = = =1.344108 J,由 Q 放 =qV 得需要天然气的体积 V= =吸 6.72107 50% 放天然气=4.48 m3。1.344108 3.0107 /34.答案 (1)8.4106 J (2)30% (3)0.8 kg解析 (1)水吸收的热量为 Q=cmt=4.210 3 J/(kg)50 kg(50 -10 )=8.4106 J;(2)热水器的效率为 = = =30%;(3)需要燃烧的煤的质量 m= =总8.4106 2.8107 总=0.8 kg。2.81073.5107 /5.答案 (1)4.210 6J (2)0.7 kg
16、解析 (1)水吸收的热量:Q 吸 =c 水 mt=4.210 3J/(kg)50 kg(40 -20 )=4.2106J;(2)由题知,Q 吸 =Q 放 20%=mq20%=4.2106J,需要焦炭的质量 m= =吸20%=0.7 kg。4.2106 3.0107 /20%三年模拟全练拓展训练1.答案 (1)8.410 6 J (2)3.3610 7 J (3)25%解析 (1)水吸收的热量 Q 吸 =cmt=4.210 3 J/(kg)50 kg(60 -20 )=8.4106 J(2)0.8 kg 煤气完全燃烧放出的热量 Q 放 =mq=0.8 kg4.2107 J/kg=3.36107
17、J(3)煤气灶烧水的效率 = 100%= 100%=25%吸放8.4106 3.36107 2.答案 (1)910 6 J (2)4.210 5 J (3)17.4 kg解析 (1)完全燃烧 0.1 kg 的丁烷气体可以放出的热量Q 放 =m1q=0.1 kg9107 J/kg=9106 J(2)使合金锅内 2 kg 的水温度升高 50 吸收的热量7Q 吸 =cm2t=4.210 3 J/(kg)2 kg50 =4.210 5 J(3)燃气炉以最大火力工作时,燃气消耗的质量 m 气 =0.15 kg/h1.4 h=0.21 kg则燃气燃烧时所放出的热量 Q1=Q 放 90%=m 气 q90%=
18、9107 J/kg0.21 kg90%=1.701107 J则水吸收的热量 Q2=Q130%=1.701107 J30%=5.103106 J能烧开水的质量m 水 = = =17.4 kg25.103106 4.2103 /()(96-26 )3.答案 (1)80 kg (2)1.6810 7 J (3)0.56 kg (4)80%解析 (1)水的体积 V=80 L=0.08 m3,由 = 得水的质量:m 水 =V=110 3 kg/m30.08 m3=80 kg。(2)水吸收的热量:Q 吸 =c 水 m 水 t=4.210 3 J/(kg)80 kg(60 -10 )=1.6810 7 J。
19、(3)由题知,Q 放 =Q 吸 =1.68107 J,则需要完全燃烧燃气的质量:m 气 1= = =0.56 kg。放气1.68107 3107 /(4)完全燃烧 0.7 千克的燃气放出的热量:Q 放 =m 气 2q 气 =0.7 kg3107 J/kg=2.1107 J,该燃气炉的热效率:= 100%= 100%=80%。吸放 1.68107 2.1107 五年中考全练拓展训练1.答案 B 热值是燃料的特性,与燃烧情况无关,故 A 错误;使燃料燃烧更充分,可以增大有效利用的能量,提高热机的效率,故 B 正确;热值是燃料的特性,与放出热量的多少无关,故 C错误;热值取决于燃料种类,与外界条件无
20、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。2.答案 1.410 6 6.67解析 完全燃烧 0.035 m3的天然气放出的热量:Q=Vq=0.035 m 34107 J/m3=1.4106 J;由 Q 吸 =cmt 可得,m= = =6.67 kg。吸 1.4106 4.2103 /()50 3.答案 (1)8.410 8 J (2)32.7 元解析 (1)完全燃烧 10 m3天然气放出的热量为 Q=Vq=10 m38.4107 J/m3=8.4108 J;(2)小李家 5 月份天然气的费用为 10 m33.27 元/m 3=32.7 元。4.答案 (1)610 7 J
21、(2)2.5210 6 J (3)42%8解析 (1)煤完全燃烧产生的热量 Q 放 =mq=2 kg3107 J/kg=6107 J;(2)Q 吸 =cm 水 t=4.210 3 J/(kg)10 kg(80 -20 )=2.5210 6 J;(3)煤炉烧水时的热效率 = 100%= 100%=42%。吸放2.52106 6107 核心素养全练拓展训练1.答案 (1)加热后水温/ 10 g 碎纸片 (2)不可靠,酒精燃烧放出的热量没有被水全部吸收解析 (1)需要记录加热前、后水的温度,用来计算水吸收的热量;根据控制变量法的思想,酒精和碎纸片的质量必须相等;(2)酒精完全燃烧放出的热量不能被水全
22、部吸收,故算出的酒精热值要小于真实值。2.答案 (1)比热容大 (2)做功 (3)9.210 7 22.5% (4)坑的深浅 正确 撑竿跳高运动员要落在厚厚的海绵垫上解析 (1)因为水的比热容大,相同质量的水和其他物质比较,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以汽车散热器常用水做冷却剂;(2)汽油机工作中,做功冲程将内能转化成机械能;(3)题述过程中汽油完全燃烧放出的热量为 Q=mq 汽油 =2 kg4.6107 J/kg=9.2107 J,因为车匀速行驶,所以 f=690 N,又因为行驶的距离 s=30 km=30 000 m,则克服摩擦力做的功:W=fs=690 N30 000 m=2.07107 J,所以热机的效率为:= 100%= 100%=22.5%;(4)在两个相同的玻璃槽中堆放不同厚度的面粉,从 2.07107 9.2107 相同的高度落下控制了接触面粉时的速度;通过比较面粉中留下的坑的深浅比较撞击时间的长短,由此可得:物体撞击其他物体时,相互作用的时间越长,撞击力越小。“缓冲”的应用很多,例如撑竿跳高运动员要落在厚厚的海绵垫上;轮船靠近码头时相互接触处挂有缓冲轮胎;警察对高楼坠落人员施救时,在地面铺上空气垫等。
