14.2热机的效率

14.2热机的效率一、单选题1．汽车是一种运输工具，关于汽车的知识下列说法正确的是（）A．发动机的做功冲程将内能转化为机械能B．汽油只有在高温时才会蒸发C．选择水作为发动机的冷却剂，是利用水的比热容较小的特点D．车轮胎上的花纹是为了减小摩擦2．李丽周末和家人乘车去游玩，某一时刻她看到汽车转速表显示的转速为1800r/min，她向爸爸了解到汽车发动机为四冲程发动机，则此时汽车在1s内完成了（）A．60个冲程，做了15次功B．60个冲程，做了60次功C．120个冲程，做了30次功D．30个冲程，做了30次功3．下列关于热值的说法中，正确的是（）A．燃料燃烧时，用的燃料越多，这种燃料的热值越大B．燃料燃烧时，放出的热量越多，这种燃料的热值越大C．相同质量的不同燃料完全燃烧，放出热量较少的燃料，热值较大D．不同的燃料完全燃烧，放出相同热量时，所用燃料越少，这种燃料的热值越大4．木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示1kg木炭（）A．具有3.4×107J的热量B．具有3.4×107J的内能C．完全燃烧对外做功3.4×107J D．完全燃烧放出热量3.4×107J5．随着人民生活水平的不断提高，汽车走进了很多家庭，下列关于汽车的相关知识说法正确的是（）A．汽车在加油时人能闻到汽油的气味，说明分子间存在着引力B．汽车的汽油机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是做功冲程C．汽车在冬天时挡风玻璃上会起雾，这是汽化现象D．汽车在刹车过程中，刹车片与碟盘摩擦使汽车减速，在摩擦的过程中内能转化为机械能二、计算题6．在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有20℃、质量为100g的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，假如完全燃烧酒精3g。

[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），酒精的热值为3.0×107J/kg]求：（1）水吸收的热量是多少？（2）此过程中酒精灯烧水的热效率。

（3）科学研究表明：1g 100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收2.26×103J的热量。

水开始沸腾后持续观察沸腾现象，同时发现水的质量减少了5g，求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。

三、填空题7．2017年5月18日，我国首次海域可燃冰（天然气水合物）试采成功，实现了历史性突破。

根据测算，1m3可燃冰可以分解释放出160m3以上的天然气。

完全燃烧5m3可燃冰产生的热量为_____J（天然气热值为3.2×107J/m3）。

试写出可燃冰具备的两条优点_____、_____。

8．单缸四冲程汽油机工作过程中，压缩冲程是通过_____方式使汽缸内燃料混合物的内能增大；汽油机转速是3000r/min，它1秒钟对外做功_____次。

9．如图所示是四冲程汽油机的_____冲程，该汽油机工作一段时间消耗了5kg汽油，这些汽油全部完全燃烧放出的热量是_____J．（汽油的热值为4.6×107J/kg）四、实验题10．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）小明设计如下记录实验数据的表格，其中①②两项内容漏写了，请你帮他补充完整，①_____，②_____；（2）由表中记录数据可知，_____（选填“甲”或“乙”）图中温度计升高的温度多，_____的热值大；（3）实验后小明根据实验数据利用公式Q=cm△t算出了水吸收的热量，再结合“10g酒精”这一数据，算出的酒精热值偏小，原因是_____。

参考答案1．A【解析】分析：（1）在热机的做功冲程中，将内能转化为机械能；（2）蒸发在任何温度下都能进行；不需要高温；（3）水的比热容较大，常用来做冷却剂或暖气的传热介质等；（4）摩擦力大小的影响因素是压力大小和接触面的粗糙程度，据此做出分析。

解答：A、发动机的做功冲程中将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，故A正确；B、蒸发在任何温度下都能发生，不需要高温，故B错误；C、水箱中用水做冷却剂，是因为水有较大的比热容，在同等情况下，可以吸收更多的热量，故C错误；D、车轮胎上的花纹，是在压力一定时，增大接触面的粗糙程度，以增大摩擦力，故D错误。

故选：A。

【点睛】本题结合生活中的具体实例，综合考查了摩擦力的影响因素、蒸发的条件、热机中能量的转化、水的比热容特点的应用等，难点是水的比热容特点的应用。

2．A【解析】飞轮转速是1800r/min＝30r/s，即该飞轮每秒钟转30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，所以飞轮转30圈共做功15次、有60个冲程，故A正确，BCD 错误。

故选：A。

点睛：四冲程汽油机在一个工作循环中，活塞上下往复两次，飞轮转两圈、做功1次。

3．D【解析】【详解】AB、燃料的热值只与燃料的种类有关，与放出热量的多少、燃料的质量和燃料的燃烧程度无关，故A、B错误；C、相同质量的不同燃料完全燃烧时，放出热量越大的燃料，其热值越大，但C中燃料不是完全燃烧，故C错误；D、不同的燃料完全燃烧，放出相同热量，所用燃料的质量越少，热值越大，故D正确。

故选D。

【点睛】1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，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；燃料热值与燃料的质量、燃烧程度等均无关，据此分析判断。

4．D【解析】【详解】木炭的热值是3.4×107J/kg,它的物理意义是：1kg木炭完全燃烧放出的热量是3.4×107J.故选D.【点睛】1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值．5．B【解析】【详解】A. 给汽车加油时，会闻到汽油味，这是由于汽油分子在永不停息地做无规则运动，故A错误；B. 汽油机的做功冲程将内能转化成机械能，故B正确；C. 冬天，汽车内部温度高，车外温度低，车内空气柱的水蒸气遇冷在玻璃的内表面液化形成水雾，故C错误；D. 行驶的汽车从开始刹车到停止的过程，克服摩擦做功，内能增加、温度升高，使机械能转化为内能，故D错误。

故选B.【点睛】（1）一切物质是由分子组成的，组成物质的分子都在永不停息的做无规则运动；（2）内燃机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，其中压缩冲程机械能转化成内能，做功冲程内能转化成机械能；（3）服摩擦做功可以使机械能转化为内能，使物体的内能增加、温度升高；（4）物质由气态变成液态的过程叫做液化．6．（1）3.36×104J；（2）37.3%；（3）1.13×104J。

【解析】（1）一个标准大气压下水的沸点为100℃，即需将水加热至100℃，水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×104J；（2）3g酒精完全燃烧释放的热量：Q放＝mq＝3×10﹣3kg×3.0×107J/kg＝9×104J；酒精灯烧水的热效率：η＝吸×100%＝×100%≈37.3%；（3）1g 100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收放2.26×103J的热量，则5g 100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收的热量：Q＝5g×2.26×103J/g＝1.13×104J。

点睛：（1）知道水的质量、水的比热容和水的温度变化，根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量；（2）知道酒精的热值和质量，根据Q放＝mq求出酒精完全燃烧释放的热量；水吸收的热量和酒精完全燃烧放出热量的比值即为烧水的效率；（3）根据1g 100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收的热量求出5g的水完全汽化成同温度水蒸气所需要吸收的热量。

7． 2.56×1010热值大污染小【解析】【详解】(1)1m3的“可燃冰”相当于的天然气的体积为：V＝1×160m3＝160m3，完全燃烧5立方米可燃冰产生热量：Q放＝Vq＝5m3×160×3.2×107J/m3＝2.56×1010J；(2)可燃冰的热值约为5.12×109J,天然气的热值约为3.2×107J/m3，与传统燃料相比，可燃冰的优点是热值大、污染小。

【点睛】（1）根据完全燃烧1m3的“可燃冰”释放的能量与160m3天然气相当可求得完全燃烧5m3的“可燃冰”所放出的热量；（2）可燃冰燃烧的生成物中有害气体少，污染小；热值大．8．做功25【解析】【详解】单缸四冲程汽油机工作过程中，压缩冲程中活塞向上运动，压缩燃气，对燃气做功，使汽缸内燃料混合物的内能增大；汽油机飞轮转速是3000r/min＝50r/s，表示每秒飞轮转动50圈；而飞轮每转动2圈，燃气对外做功1次，所以1秒钟对外做功25次。

【点睛】热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，根据这个比例关系可以求出答案。

9．做功 2.3×108【解析】【详解】(1)由图可知，左图中的气门关闭，火花塞喷出电火花，活塞下行，所以是做功冲程；(2)Q放＝mq＝5kg×4.6×107J/kg＝2.3×108J.【点睛】（1）汽油机的一个工作循环由四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．内燃机的四个冲程中只有一个冲程是对外做功，即做功冲程，是将内能转化为机械能的过程，其它三个冲程都是依靠飞轮的惯性工作的．（2）汽油完全燃烧消耗的能量可根据Q＝mq进行计算．10．加热后的水温/℃10g碎纸片甲酒精由于酒精燃烧放出的热量不能被水全部吸收，所以算出的酒精热值偏小【解析】【详解】(1)①需要记录加热前后水的温度，用来计算水吸收的热量所以①应为加热后的水温/℃；②要比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值，根据控制变量法的思想，酒精和碎纸片的质量必须相等，因此②应为10g碎纸片；（2）由表中记录数据可知，甲图中温度计升高的温度多，水的质量相等，表明酒精放出的热量多，酒精和碎纸片质量相等，根据q＝可知，酒精的热值大；(3)由于酒精燃烧放出的热量不能被水全部吸收，所以算出的酒精热值偏小。

【点睛】（1）根据控制变量法进行分析，比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值，需使质量相同，加热水的质量相同，根据水升高的温度进行比较；（2）甲图中温度计升高的温度多，根据q＝可知，酒精的热值大；（3）酒精燃烧释放的热量没有被水完全吸收，酒精可能没有完全燃烧，据此分析燃烧值的测量值与真实值间的关系。