2022-2023学年人教版物理九年级全一册同步讲义14.2《热机的效率》含详解

人教版九年级物理同步教辅之知.讲.练第十三章 内能的利用知 讲 练1 4.2 热机的效率课 时 知 讲 练【知识点梳理】1 .燃料的种类有固体、气体、液体。2 .热值：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。3 .热值的公式是4=0/1 或 4=、八 单 位 是 J/kg 或 J/m 3。4 .热值的影响因素：燃料的种类，与燃料的质量、物态等都无关。5 .汽油的热值是4.6 X1 0,J/K g,其物理意义是：l K g 汽油完全燃烧放出的热量为4.6 X1 0 7 J.6 .热机的效率:用来做有用功的那部分能量（W 有），与燃料完全燃烧放出的能量（Q）之比.（=生）Q7 .在内燃机中，燃料释放的能量流向：有用机械能、摩擦消耗、废气带走、散热损失，带走能量最多的是废气带走的热量。8 .热电站和火电站相比能大大提高燃料的利用率利原因是用蒸汽轮机排除的废气来供热。【典型例题选讲】【例题一】下列说法正确的是（）A.以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到1 0 0%B.尽量增大热机的功率，可以提高热机的效率C.燃料燃烧放出的热量越多，它的热值就越大D.热值在数值上等于1 kg 某种燃料完全燃烧后放出的热量【答案】D【解析】A.以天然气为燃料，仍有热量散失，仍需克服摩擦做功，因此汽车发动机的效率始终不能达到1 0 0 乳 故A错误；B.功率反映热机做功的快慢程度，而热机效率反映有用功在燃料完全燃烧放出的热量中所占的比例大小，它们是两个不同的物理量，没有直接的关系，故 B 错误；C.热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧情况以及放出热量的多少无关，故 C错误；D.热值是一定质量的燃料完全燃烧放出的热量与其质量的比值，在数值上等于1 kg 某种燃料完全燃烧后放出的热量，故 D正确。【例题二】某台汽油机飞轮的转速为1 8 0 0 r/m in,在 Is 内，汽油机完成了 个工作循环，对外做功一次。如果汽油机在一段时间内消耗了 5 0 0 g 汽油，其效率为3 0%,对外做功 J。（q汽油=4.6X1 0 7 J/kg）【答案】1 5 1 5 6.9X1 0 6【解析】口 2汽油机每个工作循环包括四个冲程，E轮转两圈，对外做功一次，某 台 汽 油 机8轮 的转速为1800r/min,则 在I s内转了 30r,汽油机完成了 15个工作循环，对 外 做 功15次。下:3燃料燃对外做的彳【例组装甲I 0 xlO-3kgx4.6xlO7J/kg=2.3xl07J温度计 0%=6.9xl06J二 水乙后，自己设计了一个实验来研究煤油和花生油热值的大小关系，他相同的装置，加热两个烧杯中质量和初温都相等的水，实验数据如燃料加热前水温/燃料燃尽后水温/煤油2 04 8花牛油2 03 8(1)小明组装如图甲乙所示的两套装置时，正确的顺序是_ _ _ _ _ _ _(选 填“自上而下”或“自下而上”)；(2)为了保证实验结论可靠，小明在实验中还应控制：煤油和花生油的 相同；(3)分析得出：煤油和花生油两种燃料中，热 值 较 大 的 是；(4)小明同学还想利用这种实验方案计算出两种燃料的热值，除了图中的器材外，还需增加的实验仪器是：，利用此实验方法计算出的热值将比真实值.(选填“偏大”或“偏小”)，原因是：O【答案】由 下 而 上 质 量 煤 油 天 平 偏 小 燃 料 不 能 完 全 燃 烧(或 热 量 有 散 失)【解析】(1)口 为了利用酒精灯的外焰给烧杯充分加热，并且温度计不要碰到烧杯壁和烧杯底，应按照由下往上的顺序组装器材。(2)2 为 r 保证实验的可靠性，被加热物质的质量、初温相同，需要控制煤油和花生油的质量相同。3)3 分析表格数据可知，燃料燃尽后中杯中水的温度升高的多，即煤油燃烧产生的热量多，所以其热值大。(4)4 耍计算出煤油和花生油的热值，需要燃烧相同质量的煤油和花生油，需要用天平来测量。5 6 由于燃料并不可能完全燃烧，燃料燃烧放出的热会散失到空气中，乂或被烧杯等实验装置吸收热量，使。放泡吸，所以依此计算出煤油和花生油的热值比实际要偏小些。【例题四】燃气灶烧水时，把质量为2 k g、初温为2 0 的水加热到1()0,共燃烧了 0.0 2 k g 天然气(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为4.2 x l 0 3 j/(k g/c),天然气的热值为求：(1)水吸收的热量；(2)天然气完全燃烧放出的热量；(3)燃气灶烧水时的效率。【答案】(1)6.7 2 x l(P J；(2)1.6 8x l O6J；(3)4 0%【解析】解：(1)水吸收的热量Q 吸=c m 水(t-t 0)=4.2 X 10 3 J/(k g C)X 2 k g X (10 0-2 0)r=6.7 2 X 10 5J(2)天然气完全燃烧放出的热量Q 放=m 气 q=0.0 2 k g X 8.4 X 10 7 J/k g=l.6 8 X 10 6 J(3)燃气灶烧水时的效率7 =。收 =6.7：-2-X-1-0-5J x lION NOO%/=4，0n o%/。放1.6 8x 10 J 答：水吸收的热量为6.7 2 X 10 5J：(2)天然气完全燃烧放出的热量为1.6 8X 10 6 J；(3)燃气灶烧水时的效率为4 0%。【例题 五】一辆汽车的牵引力为50 0 N,以7 2 k m/h 的速度在平直公路上匀速行驶了 9.2 X 1 0%,消耗了汽油4 k g。求：(1)汽车牵引力做的功：(2)4 k g 汽油完全燃烧放出的热量(q 汽油=4.6X1 0 7j/k g)；(3)该汽车发动机的效率；(4)若其他条件不变，如果能把汽车发动机的效率提高到3 0%,汽车在该路段节约的汽油质量约是多少(结果保留1 位小数)。【答案】(1)4.6X1 07J；(2)1.8 4 X1 0*1：(3)2 5%：(4)0.7k g【解析】、解：(1)汽车牵引力做的功W =F s =5 0 0 Nx 9.2 x l 0 4 m =4.6x l()7j汽油完全燃烧放出的热量是。放汽 油=4 k g x 4.6x l 0 7j/k圻1.8 4 X1 0 MW?=X1 OO%=（3）该汽车发动机的效率 Q椒4.6x 1 0(1.8 4 x 1 0 x 1 0 0%=2 5%Q =二=竺汕。1 5加1山（4）已知汽车所做的功相同，把汽车发动机的效率提高到3 0 W时，汽油燃烧放出的热量为 30%加=2=卫半L =3.3 k g需要的汽油质量为 4汽 油4 6x 1 0 J/k g节约的汽油质量为 =/n-/?/=4 k g-3.3 k g=0.7k g答：（I）汽车牵引力做的功4.6x l（）7j：（2）4 k g汽油完全燃烧放出的热昂:1月4 x l O8J:（3）该汽车发动机的效率2 5%；、“=”或 V ）；（2）比较不同物质的热值，应选择_ 两图进行实验，燃料1 的热值ql 与燃料2的热值q2 相比，有 ql q2 （选填,，或“”）；（3）若在燃料燃烧完前，甲图中的液体a已处于沸腾状态，且燃料燃烧完时温度计读数仍然为液体b 没有沸腾，贝（）c a _ _ _ _ _ c b （选填或“无法判断”）。36.小王和小明利用如图两套装置探究”不同物质吸热升温的现象”以及“不同燃料充分燃烧放热的现象”，液体和燃料的质量以及种类根据实验的需要和方便进行正确选取。甲乙(2)在探究“不同物质吸热升温的特点”时，物质吸热的多少是通过 来反映的；在探究“燃料燃烧放出的热量”，燃烧放热多少是通过_ _ _ _ _ 来反映的(填写序号);A.温度计上升的示数 B.加热时间(3)假设在两个探究中根据所测数据都画出了如图图像(不计热量的损失)，则根据图像可计算出，探究“不同物质吸热升温的现象”中，图像一和图像二表示两种物质的比热容之比为_ _ _ _ _；”不同燃料充分燃烧放热的现象”中，图像一和图像二表示两种燃料的热值之比为_ _ _ _ _.37.小侨要探究“不同物质吸热升温的现象”，同时又想要探究“不同燃料完全燃烧的放热能力”，他设计了如图所示的两组实验装置：(甲图中两酒精灯完全相同；乙图中酒精和碎纸片的质量相同，烧杯中水的质量、初温也相同)沙子10060水100252(1)你认为研究不同燃料燃烧放热能力应选用_ _ _ _ _ _ (选填“甲”或“乙”)图器材；(2)进行甲图实验时，要控制水和沙子的初温和 相同；(3)除了图中实验器材外，还要用到搅拌器，使用搅拌器的好处是_ _ _ _ _；(4)甲图实验中当沙子和水升高相同的温度时，小侨是通过比较一 来判断物质吸收热量的多少；小侨将实验数据记录在表一中，分析实验数据可知_ _ _ _ _(选填“沙子”或“水”)的吸热能力强；(5)下列示例中与比热容无关的是_ _ _ _ _(填字母)；A.城市建造人工湖来改善气候 B.空调房间里放盐水可以增加湿度 C.用冷水冷却发动机(6)乙组实验中，通过_ _ _ _ _ 来反映燃料放出热量的多少。38.如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g,烧杯内的液体质量也相同。(燃料1是酒精，燃料 2是碎纸片)(1)在组装实验装置时，你认为图中横杆、温度计、铁圈、燃具四个器件的安装顺序应是_ _ _ _ _ _(选填“由下而上”或“由上而下”)；(2)要比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验；下表是比较燃料热值的实验数据:燃料加热前的水温/C燃料的热值J/k g1 0 g酒精1 53 52.4 X 1 061 0 g碎纸片1 52 5完善表格，表中应填写的内容是：_ _ _ _ _ _,并根据表中数据，估算出碎纸片的热值是 J/k g；(3)实验后小明根据实验数据利用公式。吸气0 1&算出了水吸收的热量，结合“1 0 g酒精”这一数据，算出了酒精的热值,算出酒精的热值_ _ _ _ _ _(选填“偏大”、“不变”或“偏 小 请 说 出 一 个 理 由 _ _ _ _ _ _；(4)要比较不同物质的比热容，应选择_ 两图进行实验，说说你比较比热容的方法：_ _ _ _ _ _。3 9.在探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中，实验装置如图1 所示，不考虑热损失。图1图2加热时间/m i n01234甲的温度/3 44 25 05 86 6乙的温度/1 02 23 44 65 8(1)实验中应量取质量_ _ _ _ _ _(相等/不相等)的甲、乙两种液体，分别倒入相同的两烧杯中。实验时加热相同的时间，通过比较_ _ _ _ _ 来判断吸热能力的强弱；(2)通过实验，记录数据如表格所示，从开始加热2 m i n 甲、乙两种液体吸收热量的_ _ _ _ _。乙(大于/小于/等于)；(3)分析实验数据可知_ _ _ _ _(甲/乙)物质的吸热能力强；(4)若继续探究“比较不同燃料热值”的实验：将两酒精灯分别换成相同的两个燃烧皿，并在其中分别放入1 0 g 酒精和1 0 g 碎纸片、烧杯中更换成初温、质量都相同的水,并通过燃料燃尽后_ _ _ _ _(选填“加热的时间的长短”或“温度计升高的温度”)来反映实验中酒精和碎纸片放热的多少；小明选用了燃料a 和燃料b 进行实验.当燃料燃尽时，小明记下了各个时刻烧杯中水温，绘制了如图2 所示的图像，则可初 步 判 断 燃 料 (选填 a”或 b”)的热值大。4 0.如图所示，为比较a、b 两种液体的比热容及1、2 两种燃料的热值，甲、乙、丙三图中的装置相同，燃料的质量均为1 0 g,烧杯内的液体初温相同.当燃料燃尽时，立即读取相应温度计的读数，分别为t 甲、t 乙、I 丙，且有t甲 t 乙 t 丙。温度计燃料1液体。燃料2液体b甲 乙同；(2)比较a、b 两种液体的比热容，应选择丙(1)在实验中，三个烧杯中a、b 液体的 必须相两图进行实验，实验中物质吸热的多少是通过 来反映的(选填“液体升高的温度”或“加 热 时 间 液 体 a的比热容5与液体b的比热容C 2 相比，5 C 2 (选填(3)比较1、2 两种燃料的热值，应选择 两图进行