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第3节　热机的效率
燃料的热值
1.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.燃料的热值与其质量和燃烧状态无关
D.燃料燃烧时温度越高,它的热值越大
2.2024年5月3日,搭载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场发射(如图所示),开启了世界首次月球背面采样之旅。长征五号遥八运载火箭采用无毒、无污染的液氢液氧推进剂,属于绿色环保大型液体运载火箭。使用液态氢的原因是液态氢具有 (　　)
第2题图
A.较大的热值
B.较低的沸点
C.较大的比热容
D.较高的凝固点
3.(传统文化)如图所示,艾灸是中华医学的瑰宝,利用艾条燃烧产生的热量刺激人体穴位,能够达到防病治病的目的。艾灸过程中是通过　　　　的方式改变人体内能,一根质量为50 g的艾条完全燃烧可以放出　　　　J的热量。(艾条的热值为2.8×107 J/kg)
第3题图
4.一个成年人参加一次长跑,身体消耗的能量为6.6×106 J,这些能量相当于完全燃烧0.55 kg的干木柴才能得到。则干木柴的热值为　　　　　　,如果用掉一半后,干木柴的热值将变为　　　　　　。
5.《三国演义》中有“青梅煮酒”的典故,芒种节气正是青梅煮酒季,煮酒可利用水浴法对酒加热。质量为0.5 kg的酒从20 ℃升高到40 ℃吸收的热量是　　　　J,这是采用　　　　的方式使酒的内能增加的;若这些热量由天然气完全燃烧来提供,则至少需要燃烧　　　　m3的天然气。[c酒=2.4×103 J/(kg·℃),q天然气=4×107 J/m3]
热机的效率
6.(教材改编题)如图是某内燃机工作时的能量流向图,该内燃机的热机效率是 (　　)
A.25%　 B.65%　 C.40%　 D.35%
7.(2025唐山路南区月考)关于热机的效率,下列说法正确的是 (　　)
A.热机消耗的燃料越多,效率就越低
B.热机所使用的燃料热值越大,效率就越高
C.热机做的有用功越多,效率就越高
D.热机所做的有用功与燃料完全燃烧放出的热量之比越大,效率就越高
1.甲、乙两台热机,甲的效率比乙高,含义是 (　　)
A.甲热机做的有用功多,效率高
B.甲热机功率大,效率高
C.甲热机单位时间里耗费的燃料少,效率高
D.做相同的有用功,甲损失的能量比乙少
2.如图所示,是A、B两种燃料完全燃烧释放的热量Q与其质量m的关系图像,从图中可看出A燃料的热值　　 　　(选填“大于”“小于”或“等于”)B燃料的热值,在燃烧的过程中,A燃料的热值
　　 　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
3.为了减少环境污染,共建绿水青山的美好生态,某市部分农村地区已经用上了天然气烧水煮饭。设天然气热值为4.0×107 J/kg,完全燃烧0.5 kg天然气放出的热量为　　　　J;若这些热量全部被100 kg、30 ℃的水吸收,在标准大气压下能使水的温度升高　　　　℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
4.(2024辽宁中考)汽油机在　　　　冲程中将内能转化为机械能。若某汽车的汽油机在一段时间内所做的有用功为2.3×107 J,效率为25%,则该汽油机在这段时间内消耗　　　　kg的汽油。(汽油的热值取4.6×107 J/kg)
5.为了比较不同燃料的热值,陆久帅同学设计了如下实验方案。用天平量取相同质量的酒精和碎纸片,组装了如图所示的装置进行实验,请帮助他完成以下环节:
甲 乙
(1)实验中选择用水吸热升温来反映燃料燃烧放出热量的多少,装置中两烧杯中水的质量需要
　　　　(选填“相同”或“不同”)。
(2)在组装实验装置时应按照　　　　(选填“先下后上”或“先上后下”)的顺序。
(3)当两种燃料均燃尽后,发现甲装置中温度计示数上升较多,可知　　　　的热值更大。
(4)陆久帅同学测出了水的质量,结合公式c=计算出水在这个过程中吸收的热量,然后利用公式q=计算得出酒精的热值。请分析陆久帅同学测得的酒精热值的数值　　　　(选填“准确”“偏小”或“偏大”),请你说明原因:　
　 。
6.(2024常州中考)中国工程师利用焦炉气中的氢气与工业尾气中的二氧化碳,合成液态燃料,作为第19届亚洲运动会主火炬的燃料。工程师在科普馆用如图所示的装置为同学们演示模拟实验,测量该燃料的热值。
①在空酒精灯内加入适量该液态燃料,得到“燃料灯”;
②在空烧杯内加入1 kg水,测得水的初温为31 ℃,点燃“燃料灯”开始加热;
③当水恰好沸腾时,立即熄灭“燃料灯”,测得“燃料灯”消耗燃料30 g。
已知实验时气压为1标准大气压,c水=4.2×103 J/(kg·℃),用该装置加热水的效率为42%。求:
(1)此过程中,烧杯内水吸收的热量。
(2)该液态燃料的热值。
7.(科学思维)2024年7月23日,由中国航空工业集团自主研制的大型灭火、水上救援水陆两栖飞机“鲲龙”AG600,如图所示,获签首个型号检查核准书(TIA),标志着AG600飞机正式进入中国民航局审定试飞阶段。若“鲲龙”AG600以270 km/h的速度匀速直线滑行10 min,消耗航空煤油675 kg,飞机发动机的功率为2.25×107 W,航空煤油的热值为4.6×107 J/kg。求:
(1)675 kg的航空煤油完全燃烧放出的热量。
(2)发动机的效率。
【详解答案】
基础达标
1.C　2.A　3.热传递　1.4×106
4.1.2×107 J/kg　1.2×107 J/kg
5.2.4×104　热传递　6×10-4
6.D　7.D
能力提升
1.D　解析:效率是指有用的能量占总能量的百分比,甲热机做的有用功多,但不确定总能量的关系,因此不确定效率的大小,故A错误;功率是指做功的快慢,与效率无关,故B错误;甲热机单位时间里耗费的燃料少,不确定有用的能量多少,因此不确定效率的大小,故C错误;做相同的有用功,甲损失的能量比乙少,即甲的总能量小,由η=×100%可知,甲的效率大,故D符合题意。
2.小于　不变　解析:由图可知,取相同质量m0,则QA3.2.0×107　48　解析:完全燃烧0.5 kg天然气放出的热量:Q放=m气q气=0.5 kg×4.0×107 J/kg=2.0×107 J;由题知,水吸收的热量:Q吸=Q放=2.0×107 J;由Q吸=cmΔt得,水升高的温度:Δt==≈48 ℃。
4.做功　2　解析:汽油机四个冲程中将内能转化为机械能的是做功冲程;由η=×100%可知,汽油完全燃烧放出的热量:Q放===9.2×107 J,由Q放=mq可知,消耗汽油的质量:m===2 kg。
5.(1)相同　(2)先下后上　(3)酒精
(4)偏小　酒精燃烧放出的热量不能完全被水所吸收且酒精可能没有完全燃烧
解析:(1)根据Q=cmΔt知,实验中选择用水吸热升温来反映燃料燃烧放出热量的多少,水的比热容相同,质量相同,温度变化越大,表示吸热越多,故装置中两烧杯中水的质量需要相同;(2)为了确保用酒精灯的外焰加热,应按先下后上的顺序组装实验装置;(3)当两种燃料均燃尽后,发现甲装置中温度计示数上升较多,说明甲中燃料放出的热量较多,而酒精和碎纸片的质量相等,根据Q=qm知,酒精的热值更大;(4)陆久帅同学测出了水的质量,结合公式c=计算出水在这个过程中吸收的热量,然后利用公式q=计算得出酒精的热值。由于酒精不可能完全燃烧,且加热过程存在热损失,则计算的热量偏小,故测得酒精的热值偏小。
6.解:(1)1标准大气压下,水的沸点为100 ℃,此过程中,水吸收的热量为:Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×
1 kg×(100 ℃-31 ℃)=2.898×105 J;
(2)该液态燃料完全燃烧放出的热量为:Q放===6.9×105 J;
该液态燃料的热值:q燃料===2.3×107 J/kg。　
7.解:(1)消耗的航空煤油完全燃烧放出的热量
Q放=mq=675 kg×4.6×107 J/kg=3.105×1010 J;
(2)发动机做的功
W=Pt=2.25×107 W×10×60 s=1.35×1010 J,
发动机的效率
η=×100%=×100%≈43%。

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