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(共36张PPT)
14.2热机的效率考点训练
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第十四章 内能的利用
煤炭是一种重要能源。为判断煤炭品质的优劣，最科学的方法是检验煤炭的(　　)
A．比热容 B．密度
C．热值 D．温度
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【点拨】
热值是燃料的一种特性，单位质量的煤完全燃烧时所释放出的热量越大，则该煤的热值越大，即是优质煤炭。
【答案】C
木炭的热值为3.4×107 J/kg，它表示1 kg木炭_____________________________。
2
完全燃烧放出的热量为3.4×107 J
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【2023·黑龙江龙东】2022年6月5日，“神舟十四号”火箭发射成功。火箭使用液态氢作燃料是因为液态氢的________较大；火箭向下喷射燃气获得推力加速上升，是________能转化为机械能。
热值
内
【点拨】
火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较大的热值，完全燃烧相同质量的液态氢和其他燃料相比，液态氢可以释放更多的热量；火箭在推力作用下，加速上升，内能转化为机械能。
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【2023·泰安】沼气是一种清洁燃料，部分地区因地制宜建造沼气池，利用沼气烧水做饭。已知沼气的热值为1.9×107 J/m3，完全燃烧0.2 m3沼气，放出的热量为__________J。
3.8×106
【点拨】
沼气完全燃烧放出的热量Q放＝V沼气q沼气＝0.2 m3×1.9×107 J/m3＝3.8×106 J。
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小明参加了一次长跑，身体消耗的能量约为8.4×106 J，这些能量相当于完全燃烧________m3的天然气。(q天然气＝4×107 J/m3)
0.21
【点拨】
完全燃烧天然气的体积V＝＝＝0.21 m3。
【2023·柳州】下列关于热机的说法正确的是(　　)
A．热机的效率为100%
B．热机只有汽油机和柴油机两种
C．好的热机工作时不排放废气
D．热机工作时都要利用燃料的化学能
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【点拨】
热机在使用过程中，废气会带走一部分热量，燃料不可能完全燃烧，不可避免地要克服机器部件间摩擦做额外功，因此其效率不可能达到100%，故A错误；利用内能做功的机械都属于热机，蒸汽机、柴油机、汽油机、喷气发动机等都属于热机，故B错误；热机工作时都会排放废气，故C错误。
【答案】D
【2023·秦皇岛七中期中】关于热机的效率，下列说法正确的是(　　)
A．在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多
B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
C．热机的效率越高说明做功越快
D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的
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【点拨】
热机的效率越高，做的有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做的功较多，故A错误；一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，故B正确；热机效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系，故C错误；热机损失的能量中，废气带走的能量较多，故D错误。
【答案】B
【教材P24想想议议改编】内燃机的能量流向图如图所示，该内燃机的效率为(　　)
A．7% B．28% C．31% D．34%
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【点拨】
由内燃机的能量流向图知，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出能量的34%，则内燃机的效率为34%。
【答案】D
下列各种说法中，不能提高热机效率的是(　　)
A．使燃料更充分地燃烧
B．尽量减少各种热量散失
C．尽量减少各部分之间的摩擦
D．充分利用废气带走的热量
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【点拨】
废气从热机中排出之后，充分利用废气带走的热量能提高燃料的利用率，达到节约能源的目的，但废气再利用对热机的效率无影响。
【答案】D
关于燃料及其热值，下列说法中正确的是(　　)
A．没有燃烧的燃料，热值等于零　
B．燃料完全燃烧时，它的热值最大　
C．燃料的热值与质量和燃烧状态无关　
D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
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【点易错】
热值是燃料本身的特性，与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧情况和释放热量的多少无关；由公式Q放＝mq可知，燃料燃烧放出的热量与燃料的质量、热值和是否完全燃烧有关，与燃烧的温度无关。
【答案】C
某学校，需要把1 000 kg的水从20 ℃加热到80 ℃，q天然气＝4×107 J/m3，c水＝4.2×
103 J/(kg·℃)，求：
(1)这些水吸收的热量。
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解：水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×
1 000 kg×(80 ℃－20 ℃)＝2.52×108 J。
(2)若用天然气加热，不计热量损失，需要完全燃烧多少立方米的天然气？
如图所示是我国自行设计研制的AG600全状态新构型灭火飞机。若该飞机以270 km/h的速度匀速直线航行20 min，消耗航空燃油1.35 t，飞机发动机的功率为2.25×107 W。(航空燃油
的热值为4×107 J/kg)求：
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(1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少？
解：消耗的航空燃油的质量m＝1.35 t＝1 350 kg，航空燃油的热值q＝4×107 J/kg，这些燃油完全燃烧放出的热量Q放＝qm＝4×107 J/kg×1 350 kg＝5.4×1010 J。
(2)飞机在航行过程中的阻力是多少？
解：飞机发动机的功率P＝2.25×107 W，飞机匀速航行的速度v＝270 km/h＝75 m/s，飞机在航行过程中受到的牵引力F＝＝＝3×105 N，因为飞机匀速直线航行，故飞机在航行过程中受到的阻力f＝F＝3×105 N。
(3)发动机的效率是多少？
解：飞机发动机做的功W＝Pt＝
2.25×107 W×20×60 s＝2.7×1010 J，
发动机的效率η＝×100%＝
×100%＝50%。
【2023·安徽】小明利用家中的燃气表和温度计测量燃气灶烧水的效率。将1 kg的水从20 ℃加热到60 ℃，消耗了0.01 m3的天然气(假设天然气完全燃烧)，已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值为4.0×107 J/m3，则此次燃气灶烧水的效率为多少？
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解：水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×
103 J/(kg·℃)×1 kg×(60 ℃－20 ℃)＝1.68×105 J。
天然气完全燃烧放出的热量Q放＝Vq＝
0.01 m3×4.0×107 J/m3＝4×105 J。
此次燃气灶烧水的效率η＝×100%＝×100%＝42%。
【2023·泰州】在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出的热量”实验中。
(1)由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与燃料种类这一个因素有关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的________相等；实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，以便于_____________________________
_________________。
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质量
通过水升高的温度来反映燃料完
全燃烧放出的热量
【点拨】
由公式Q放＝mq可知，燃料充分燃烧放出热量的多少与燃料的种类和燃料的质量有关，因此实验中必须控制酒精和碎纸片的质量相同；控制被加热的水的质量和初温均相同，便于通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量。
(2)如图是小明安装好的实验装置，其中存在的错误是_______________________________________。
温度计的玻璃泡没有充分浸入到烧杯的水中
【点拨】
图中温度计的玻璃泡没有充分浸入到烧杯的水中。
(3)小华纠正了小明的错误，又组装了一套相同的实验装置，备好秒表。在两燃烧皿中分别加入准备好的酒精和碎纸片，读出水的初温后，进行如下操作：
①先点燃酒精，再点燃碎纸片。②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数。③待酒精和碎纸片充分燃烧结束，分别读取温度计的示数。
小红认为上述操作中，操作________是错误的。小明根据正确操作获得的数据，算出了燃料的热值，发现结果小于该燃料的实际热值，原因是_______________
__________________________________________。
②
燃料不完全燃烧
或燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中
【点拨】
实验过程中要控制完全燃烧燃料的质量相同，燃烧时间相同并不能保证燃烧燃料的质量相同，因此②是错误的；由于燃料不完全燃烧或燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸收，使得Q放大于Q吸，因此计算出燃料的热值要比实际热值偏小。
【点方法】
在测量热值或比较不同物质热值的实验中，利用了控制变量法。

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