热机的效率习题(含问题详解)

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热机的效率习题（含答案）
一、单选题(本大题共4小题，共8.0分)
1. 关于燃料和热值，以下说法不正确的是（）
A. 燃料的热值与燃料的燃烧情况无关
B. 容易燃烧的燃料，热值一定大
C. 煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
D. 为了提高锅炉效率，要用热值高的燃料
2. 比较两种煤的优劣可以通过实验比较它们的（）
A. 热值
B. 质量
C. 密度
D. 比热容
3. 有公式q=可知，下列说确的是（）
A. 若质量增大一倍，则燃料的热值减小一半
B. 若放出的热量增大一倍，则燃料的热值增大一倍
C. 燃料的热值与燃料燃烧的质量多少、放热的多少都无关
D. 若同种燃料燃烧充分一些，其热值会增大一些
4. 南海海底蕴藏有丰富的一种俗称“可燃冰”的冰状天燃气水合物资源，能源总量达全国石油总量的1/2，燃烧1m3可燃冰释放出的能量与164m3天然气相当，则“可燃冰”（）
A. 具有较高的能
B. 具有较高的化学能
C. 只有燃烧时才有能
D. 没点燃时只能具有化学能
二、填空题(本大题共12小题，共24.0分)
5. 烟煤的燃烧值是2.9×107焦/千克，它所表示的物理意义是______ ．完全燃烧500克的烟煤放出的热量是______ 焦．
6. 当汽油在发动机燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率______ （选填“升高”、“不变”或“降低”）．
7. 酒精的热值为3×107J/kg．完全燃烧200g酒精放出的热量为______ J．
8. 在燃机工作过程中，由如图所示的燃机能流图可知，它的
能量损失所占的百分比是：废气能35%，散热损失30%，机
械损失10%，则燃机的热机效率是______ ．在高效利用能源
同时，必须重视保护环境．
9. 随着航天事业发展的需要，我国正在研制大功率液氢发动机，这种发动机选用液氧作燃料，主要是因为氢具有较大的______ ．
10. 木炭的热值是3.4×107 J/kg，6kg木炭完全燃烧可放出______ J 的热量．若炉中的木炭只剩下0.1kg，它的热值是______ ，完全燃烧它可以放出______ J的热量．11. 液化气的热值是4.9×107J/m3，其物理意义是______ ，完全燃烧5m3的液化气可以产生______ J的热量．
12. 焦炭的热值是3.0×107J/kg，指1Kg的焦炭______ 燃烧后放出的热量是______ ，那么5.0kg焦炭能够放出______ 焦的热量．
13. 完全燃烧500g汽油能放出______ J的热量（已知汽油的热值是4.5×107J/Kg）
14. 氢气的热值是14.3×107J/kg，它表示：______ 1kg的氢气，可产生14.3×107J 的热量．利用氢气做燃料对环境没有污染，因为它燃烧后的产物是______ ．
15. 有一瓶煤油的热值是4.6×107J/kg，它的物理意义是______ ．
16. 已知煤油的热值是4.6×107J/kg，表示1kg的煤油______ 放出的热量是4.6×
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107J．现在有煤油50%，若燃烧一半，剩余煤油的热值是______ J/kg．
三、实验探究题(本大题共3小题，共18.0分)
17. 下表列出了几种燃料的热值，单位是J/kg．
燃料种类无烟煤酒精煤油干木柴氢气
热值 3.4×107 3.0×107 4.6×107 1.2×107 1.4×108
（1）放出相同的热量，完全燃烧干木柴与氢气的质量比是______ ．
（2）为探究燃料燃烧时放出热量的多少是否与燃料的种类有关，小名同学设计了一个探究方案．
①小名同学在实验时所选用的燃料种类应______ ，质量应______ （选填“相同”或“不同”）
②若燃烧放出的热量用水吸收，则实验中，除了水的质量要相等外，你认为还应注意什么？______ （写一点即可）．
③通过比较______ ，可以得出燃料燃烧放出的热量与燃料的种类有关．因此火箭用液化氢做燃料主要是因为______ ．
18. 小柯同学自己设计了一个实验来
探究煤油和菜籽油的热值大小关系，他
实验时组装了如图所示的两套规格完
全相同的装置，并每隔1分钟记录了杯
中水的温度（见表）．
加热的时间/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
（1）在安装、调整甲图中实验器材时，合理的顺序是先调整固定______ 的位置，再调整固定______ 的位置（选填图中的”A“或”B“）．
（2）为保证实验便捷、可靠，实验时应控制两套装置中一些相同的量，主要有：加热时间、水的______ 和______ ．
（3）通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是______ ．（4）该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量，并记录了数据、利用公式Q吸=cm（t-t0）计算出水吸收的热量，同组的小红同学他认为通过这些数据不能准确地计算出煤油和菜籽油的热值，他的理由是______ ．
（5）已知酒精的热值为3.0×107J/kg，完全燃烧20g酒精放出的热量是______ J．19. 为比较不同燃料的热值，小明利用图示两套
完全相同的装置做实验．他分别在燃烧皿中放入
相同______ （质量/体积）的不同燃料，同时点
燃后对质量和初温相等的液体加热，直至燃料完
全燃烧．
（1）小明通过______ （加热时间/温度计上升的示数）来比较不同燃料完全燃烧产生热量的多少．
（2）小明设计的方案存在明显的缺陷，请你指出并改正．
答：______ ．
（3）表是小明设计记录实验数据的表格，请你在①处帮他补充完整．答：______ ．
温度燃料加热前液体的温度/℃
①
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燃料1
燃料2
（4）小明按正确方法进行实验，发现用燃料2作为燃料的水升高的温度△t1是用燃料1作为燃料的水升高的温度△t2的2倍．由此，他能否得出“燃料2的热值是燃料1的2倍”的结论．
答：______ （能/不能）；简要说明理由：______ ．
四、计算题(本大题共1小题，共8.0分)
20. 完全燃烧 2kg 焦炭（焦炭的燃烧值为3.0×107J/kg）能放出多少焦的热量？
热机的效率习题（含答案）
【答案】
1. A
2. A
3. C
4. B
5. 1千克的烟煤完全燃烧时所放出的热量2.9×107J；1.45×107
6. 降低
7. 6×106
8. 25%．
9. 热值
10. 2.04×108；3.4×107J/kg；3.4×106
11. 1m3的液化气完全燃烧时所释放出的热量是4.9×107J；2.45×108
12. 完全；3.0×107J；1.5×108
13. 2.25×107
14. 完全燃烧；水
15. 1kg煤油完全燃烧放出的热量为4.6×107J
16. 完全燃烧；4.6×107
17. 35：3；不同；相同；加热状态相同；水升高的温度；氢的热值大
18. B；A；质量；初温；煤油；燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失；6×105
19. 质量；温度计上升的示数；烧杯中液体种类不同；换用初温和质量相同的同种液体；加热后液体的温度/℃；不能；两种燃料释放的热量不可能完全被液体吸收
20. 解：
燃烧焦炭的质量m=2kg，焦炭的热值q=3.0×107J/kg，
完全燃烧 2kg 焦炭放出的热量：
Q放=mq=2kg×3.0×107J/kg=6.0×107J．
答：完全燃烧2kg焦炭放出的热量为6.0×107J．
【解析】
1.
解：
A、燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，故A正确；
B、热值大小与燃料是否容易燃烧无关，故B错误；
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，本选项的说法中两者质量不一定相等，且不一定完全燃烧，故C错误；
D、影响锅炉的效率的因素一是燃料的燃烧程度，二是烟气带走的能量，所以为了提高锅炉的效率，一要尽力使燃料更充分地燃烧，二要尽力减少烟气带走的能量，和燃料的热值大小无关，故D错误．
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故选：A．
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．
本题考查了学生对燃料热值是燃料特性的理解与掌握，是经常考的题型，充分理解“热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关”．
2.
解：
A、热值是燃料的一种特性，常用热值来区分煤炭的优劣，符合题意；
B、质量是物体中含有物质的多少，不是煤优劣的标准，不符合题意；
C、密度是物体单位体积的质量，与煤炭的优劣无关，不符合题意；
D、比热容是表示物体吸热能力的物理量，与煤炭的优劣无关，不符合题意．
故选A．
热值是燃料的一种特性，它代表燃料的优劣，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时放出的热量越多．
知道热值是燃料的一种特性是本题的关键所在．
3.
解：热值是燃料本身的一种特性，它与质量、放热多少、是否燃烧、是否完全燃烧无关，故C正确．
故选C．
热值是燃料本质的特性，它与质量、放热多少、是否燃烧、是否完全燃烧无关．
本题考查学生对热值概念的理解．需要清楚的是q=是热值的计算式，而不是决定式4.
解：
AC、如何物体在如何状态下都具有能，能与物体的质量、温度和状态有关，故AC错误；
B、燃料在燃烧过程中化学能转化为能，燃烧1m3可燃冰释放出的能量与燃烧164m3天然气释放的能量相当，由此可判断“可燃冰”具有很高的热值，即“可燃冰”具有很高的化学能，故B正确；
D、任何物体都具有能，所以燃料在没点燃时即具有能也具有化学能，故D错误．
故选B．
（1）任何物体都具有能，能与物体的质量、温度和状态有关；
（2）燃料的燃烧过程是把燃料的化学能转化为能的过程，“可燃冰”燃烧时可以释放出很大的能量，即将化学能转化为能．
本题把握两点：一是任何物体都具有能，能与物体的质量和温度有关；二是燃料具有化学能，在燃烧的过程中，燃料的化学能转化成能．
5.
解：烟煤的燃烧值是2.9×107焦/千克，它所表示的物理意义是1千克的烟煤完全燃烧时所放出的热量2.9×107J．
完全燃烧500克的烟煤放出的热量是：Q=mq=0.5kg×2.9×107J/kg=1.45×107J．故答案为：1千克的烟煤完全燃烧时所放出的热量2.9×107J；1.45×107．
本题主要考查对烟煤热值意义的理解以及运用公式Q=mq的计算能力．
本题的解题关键是将烟煤的质量单位换算成千克．
6.
解：
汽油发动机冒“黑烟”说明燃烧不充分，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值就小，所以效率降低．
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故答案为：降低．
热机的效率是指用来做有用功的能量占燃料完全燃料放出的总能量的百分比，据此结合现象可分析对效率的影响．
此题主要考查了影响热机效率的问题，是一道基础性题目．
7.
解：
完全燃烧200g酒精能够放出的热量：
Q=mq=0.2kg×3.0×107J/kg=6×106J．
故答案为：6×106．
已知酒精的热值和质量，根据Q=mq可求得完全燃烧200g酒精能够放出的热量．本题考查了学生对燃烧放热公式Q放=mq的理解和应用．
8.
解：热机的效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，
由题意知，燃机的热机效率η=1-35%-30%-10%=25%．
故答案为：25%．
燃机的有用功与总功的比值，即有用功占总功的百分比是燃机的热机效率．
本题主要考查了热机效率的计算，是一道基础题，知道热机效率的概念是正确解题的关键．
9.
解：
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，可以放出更多的热量．
故答案为：热值．
单位质量的某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值，燃料的热值越高，在质量相同时，完全燃烧时放出的热量越大．
本题考查学生对热值定义的掌握情况，需要根据火箭的具体应用来分析
10.
解：
（1）6kg木炭完全燃烧释放的热量：Q放=mq=6kg×3.4×107J/kg=2.04×108J，（2）热值是反映燃料特性的物理量，其大小仅与燃料种类有关，与燃料的质量和燃烧程度无关，所以炉中剩下木炭的热值不变，其大小仍为3.4×107J/kg；
（3）0.1kg木炭完全燃烧释放的热量：Q放′=m′q=0.1kg×3.4×107J/kg=3.4×106J．故答案为：2.04×108；3.4×107J/kg；3.4×106．
（1）知道木炭的热量和燃烧的质量，根据Q放=mq求出完全燃烧释放的热量；（2）热值是反映燃料特性的物理量，是指1kg燃料完全燃烧放出的热量，其大小仅与燃料种类有关，而与燃料的质量和燃烧程度无关．
本题考查了学生对热值概念、燃料完全燃烧放热公式的掌握和运用，理解：热值热值是反映燃料特性的物理量，其大小仅与燃料种类有关，而与燃料的质量和燃烧程度无关．11.
解：（1）液化气的热值为4.9×107J/m3，表示1m3的液化气完全燃烧时所释放出的热量是4.9×107J；
（2）完全燃烧5m3的液化气可以产生的热量：
Q放=Vq=5m3×4.9×107J/m3=2.45×108J．
故答案为：1m3的液化气完全燃烧时所释放出的热量是4.9×107J；2.45×108．（1）燃料热值的物理意义是表示1kg或1m3的某种燃料完全燃烧时所释放出的热量；（2）知道液化气的热值和体积，根据Q放=mq求出产生的热量．
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本题考查了学生对热值意义和热值放热公式的了解与掌握，是一道基础题目．
12.
解：（1）已知焦炭的热值为3.0×107J/kg，它表示的意思是1kg的焦炭完全燃烧时所释放出的热量是3.0×107J；
（2）完全燃烧5.0kg的焦炭放出的热量：Q放=mq=5.0kg×3.0×107J/kg=1.5×108J．故答案为：完全；3.0×107J；1.5×108．
（1）燃料热值的物理意义是表示单位质量的燃料完全燃烧时所释放出的热量；（2）根据公式Q=mq求解完全燃烧5.0kg的焦炭放出的热量．
本题重点考查了燃料热值的概念、单位以及计算公式的掌握情况，必须对各物理量的单位熟悉．
13.
解：500g=0.5kg
Q=mq=0.5kg×4.5×107J/Kg=2.25×107J
答案为：2.25×107J
根据公式Q=mq可计算汽油能放出的热量．
本题考查学生对燃料燃烧放出热量公式的运用．
14.
解：（1）氢气的热值是14.3×107J/kg表示：完全燃烧1kg的氢气，可产生14.3×107J 的热量；
（2）氢气燃烧，与氧气反应生成水，排放到大气中不会造成污染．
故答案为：完全燃烧，水．
（1）根据热值定义（1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值）回答；（2）氢气燃烧，即氢气和氧气发生反应生成水，可以给人提供能，但不会污染环境，
据此回答．
本题考查了学生对热值定义的了解与掌握，涉及到化学中氢气的燃烧，属于跨学科综合题．
15.
答：煤油的热值是4.6×107J/kg，它的物理意义是1kg煤油完全燃烧放出的热量为4.6×107J．
根据热值定义（单位质量的某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值）回答．本题考查了学生对燃料热值的了解与掌握，属于基础题目．
16.
解：煤油的热值4.6×107J/kg的含义是完全燃烧1kg的煤油可以放出4.6×107J热量；煤油质量变少后，剩余煤油的热值不变，仍为4.6×107J/kg．
故答案为：完全燃烧；4.6×107．
煤油的热值4.6×107J/kg的含义是完全燃烧1kg的煤油可以产生4.6×107J的能量；燃料的热值是燃料的特性，与燃料的质量、燃烧是否充分、放出热量的多少等因素无关．解决此题要结合热值的有关知识进行分析解答．
17.
解：（1 ）放出相同热量，由Q=qm可得，
q木m木=q氢m氢，
即：q木：q氢=m氢=m木=1.4×108J/kg：1.2×107J/kg=35：3；
（2）①探究燃料燃烧时放出热量的多少是否与燃料的种类有关，就应该选择种类不同，质量相同的燃料；
②运用控制变量的思想来设计实验时，还应考虑到周围环境和加热状态的影响；
③由Q=qm 可知，比较放出热量的多少，容器水升高的温度就高，可确定它热值的就
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大；
由于火箭所携带的燃料的质量受限，要获得足够的能量，所以选择热值大的氢．
故答案是：（1）35：3；（2）①不同；相同．②加热状态相同．
③水升高的温度；氢的热值大．
（1）由Q=qm公式，代入数值，即可求出．
（2）探究燃料燃烧时放出热量的多少是否与燃料的种类有关，当然是物质种类不同了，试验中选用控制变量法，质量就应该相同．由Q=qm公式可判断，哪种物质放出的热量多，升高的温度高的热值就大．
考查了学生设计实验的能力，要注意到：此实验采用了控制变量法．
18.
解：（1）实验前，首先调整好实验装备，根据酒精灯外焰的高度调整铁架台的高度，根据烧杯和烧杯中水的高度调整温度计的高度，因此是先固定B，再固定A．
（2）实验时应控制两套装置中相同的量，加热时间，水的质量，水的初温．
（3）甲、乙两个装置中，水的质量和初温相同，由Q=cm△t知，末温高的吸收的热量较多；在相同的加热设备下，相同时间，消耗的燃料相同，由Q=qm知，水温上升高的，对应的燃料的热值较大．
（4）因为燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小，因此这样的计算结果不可靠．
（5）完全燃烧20g酒精放出的热量Q放=mq=20×10-3kg×3.0×107J/kg=6×105J．故答案为：
（1）B；A；
（2）质量；初温；
（3）煤油；
（4）燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失；
（5）6×105．
（1）安装实验器材时需要先固定B的位置，能够利用酒精灯的外焰给烧杯充分加热；然后再调整A的位置，使温度计的玻璃泡完全接触水，并且不要碰到烧杯壁和烧杯底；（2）探究两种燃料的热值时，需要控制水的质量和水的初温相同，并且酒精灯的加热时间也要相同；
（3）由表格数据可知，在其它条件相同时，甲杯水的温度升高的较快，即甲酒精灯燃烧产生的热量多，所以其热值大；
（4）燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小；
（5）根据Q放=mq求出完全燃烧20g酒精放出的热量．
此类实验问题，要结合控制变量法进行分析研究，通过观察温度的变化判断燃料热值的大小，考查了学生的实验探究能力．
19.
解：
实验应燃烧相等质量的不同燃料，比较液体升高的温度，然后比较燃料的热值大小；（1）由以上分析可知，实验时应：比较相同质量的酒精与纸完全燃尽后液体升高的温度，根据液体升高的温度比较酒精与纸的热值大小；
（2）为便于通过升高温度比较液体吸收的热量，应使用同种初温和质量相同的液体；（3）要得到液体升高温度，需测量液体的初温和终温；故还需测量液体的终温；（4）用不同燃料对液体加热时，两种燃料释放的热量不可能完全被液体吸收，不能根据液体升高的温度直接得出“燃料2的热值是燃料1的2倍”的结论．
故答案为：质量；
（1）温度计上升的示数；
（2）烧杯中液体种类不同；换用初温和质量相同的同种液体；
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（3）加热后液体的温度/℃；
（4）不能；两种燃料释放的热量不可能完全被液体吸收．
比较燃料燃烧值的大小，应控制燃烧燃料的质量相等；
（1）让相同质量的燃料完全燃烧，根据液体升高的温度比较热了的热值大小；（2）实验过液体吸收热量反应燃料燃烧放出热量，应使用同种初温和质量相同的液体；（3）实验过液体吸收热量反应燃料燃烧放出热量，需
（4）燃料释放的热量不一定全部被液体吸收，不能根据液体升高的温度关系确定酒精与纸的热值关系．
本题考查了比较酒精与纸的热值大小实验，实验应用了转换法和控制变量法，知道实验原理、正确应用控制变量法即可正确解题．
20.
已知焦炭的热值和质量，根据Q放=mq求出焦炭放出的热量．
本题考查了学生对燃料完全燃烧放热公式掌握和运用，是一道基础题．。