资源简介

第3节　热机效率
知识点1　燃料的热值
1．发射火箭常使用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢具有(　D　)
A.较小的密度 B．较大的比热容
C．较低的沸点 D．较大的热值
2．木炭的热值为3.4×107 J/kg，它表示1 kg木炭(　D　)
A．具有3.4×107 J的热量
B．具有3.4×107 J的内能
C．完全燃烧时对外做功3.4×107 J
D．完全燃烧时放出热量3.4×107 J
3．将一瓶酒精用去三分之一，则剩余酒精的比热容和热值(　A　)
A．都不变
B．都变为原来的三分之二
C．热值不变，比热容变为原来的三分之二
D．热值变为原来的三分之二，比热容不变
4．燃料的热值是反映燃料燃烧时释放能量本领大小的物理量，它是燃料本身的一种特性，燃料的热值只取决于燃料的 种类 ，而与燃料的质量、是否完全燃烧、放热的多少均 无关 ，对某种燃料来说它是一个确定的数值。
5．(2024·江苏无锡期末)“低碳环保”是当今世界环境主题，天然气是一种低污染燃料。天然气热值为4×107 J/m3，完全燃烧0.42 m3的天然气所释放的热量为 1.68×107 J，若这些热量完全被水吸收，能使 200 kg的水温度升高20 ℃。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
6．(2024·江苏宿迁泗阳县一模)小越参加一次长跑，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 1.2×107 J/kg，如果这些干木柴用掉一半后，干木柴的热值将 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
知识点2　热机的效率
7．内燃机的能量流向图如图所示，内燃机的效率为(　D　)
A．7% B．28%
C．31% D．34%
8．为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施不能提高热机效率的是(　D　)
A．有效利用尾气中被带走的那部分热量
B．经常对热机进行保养和润滑，减少摩擦
C．尽量使燃料充分燃烧
D．将发动机从冒黑烟的柴油机换成汽油机
9．我们把热机所做 有用功 的那部分能量与燃料完全燃烧放出能量的比值叫作 热机的效率 ；燃料未能完全燃烧；废气带走很大一部分能量；一部分能量消耗在散热上；克服摩擦力做功；这些都是影响热机效率的因素。提高的措施：可以 让燃料充分燃烧 ； 减少各种热量损失 ； 采用先进技术 ； 减少摩擦 等。
10．(2023·湖北鄂州中考)小勇同学购买了一款户外分体式燃气炉，准备去户外野炊。用该燃气炉烧水时，把初温为20 ℃的1 kg水加热到100 ℃，燃烧了0.025 m3天然气，则水吸收的热量为 3.36×105 J，假设天然气完全燃烧，则燃气炉烧水的效率为 33.6% 。[c水＝4.2×103 J/(kg· ℃)，q天然气＝4×107 J/m3]
11．(2024·重庆实验外国语学校阶段练习)关于热值的理解，下列说法正确的是(　D　)
A．热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比，与燃料的质量成反比
B．若燃料不完全燃烧，部分能源将被浪费掉，热值将减小
C．当燃料未燃烧时，其热值为零
D．某种燃料的热值大小与燃料的质量、燃烧是否充分均无关
12． 为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图所示为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法错误的是(　C　)
A．尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在气缸中燃烧比较完全
B．该冲程为做功冲程，内能转化为机械能
C．汽油在气缸内完全燃烧，发动机效率可达100%
D．该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护
13．生活中，我们每天都在产生大量垃圾，合理分类和利用垃圾是我们面临的一个重大课题。某垃圾处理厂处理垃圾时提炼出了200 kg燃料油供内燃机工作，若燃料油的热值为4.2×107 J/kg，则这些燃料油完全燃烧后释放的内能为 8.4×109 J，并且内燃机做了2.1×109 J的有用功，则该内燃机的效率为 25% 。
14．(2025·江苏盐城模拟)生活垃圾的热值为3×106 J/kg，某垃圾焚烧发电厂每天完全燃烧1 000 t生活垃圾，放出热量 3×1012 J；若放出热量的42%用来加热水供给附近小区，在标准大气压下，每天可将 3.75×106 kg的水由20 ℃恰好加热至沸腾。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
15．(2024·北京朝阳区月考)小红在家用煤气灶烧开水，在标准大气压下，1 kg水从20 ℃加热至70 ℃，消耗了0.01 kg的煤气，此过程中，水吸收的热量是多少？煤气灶烧水的热效率为多少？
[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107 J/kg]
水吸收的热量
Q吸＝c水m水(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(70 ℃－20 ℃)＝2.1×105 J；
煤气完全燃烧放出的热量
Q放＝m煤气q煤气＝0.01 kg×4.2×107 J/kg＝4.2×105 J；
煤气灶烧水的热效率
η＝×100%＝×100%＝50%。
16．(2025·湖南常德鼎城区模拟)氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。为保护环境，我国多个城市采用氢燃料新能源公交车代替传统燃油公交车。该氢能源公交车以140 kW的恒定功率匀速行驶300 s消耗了0.5 kg的氢燃料。(q氢＝1.4×108 J/kg)求：
(1)完全燃烧0.5 kg的氢燃料放出的热量；
(2)公交车行驶300 s所做的功；
(3)公交车的热机效率。
(1)0.5 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量
Q＝mq＝0.5 kg×1.4×108 J/kg＝7×107 J；
(2)公交车行驶300 s所做的功
W＝Pt＝140×103 W×300 s＝4.2×107 J；
(3)公交车的热机效率
η＝×100%＝×100%＝60%。
17．(2025·江苏南通海安市一模)某款无人驾驶汽车在一段平直的公路上匀速行驶了一段距离后，消耗汽油4 kg。若汽油机的效率为30%，q汽油＝4.5×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)。求在这段运动过程中：
(1)4 kg汽油完全燃烧放出的热量是多少？
(2)发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出热量的42%，标准大气压下，这些废气的能量全部被初温15 ℃，质量300 kg的水吸收，水的温度会升高到多少 ℃？
(3)如果汽车匀速运动时受到的阻力为1 000 N，消耗4 kg汽油汽车能够行驶的路程是多少？
(1)4 kg汽油完全燃烧放出的热量为
Q放＝q汽油m汽油＝4.5×107 J/kg×4 kg＝1.8×108 J；
(2)由题可知废气带走的能量为
Q＝Q放η＝1.8×108 J×42%＝7.56×107 J，
即水吸收的热量为Q吸＝Q＝7.56×107 J，
由Q吸＝cmΔt可知水升高的温度为：
Δt＝＝＝60 ℃，
则水的温度会升高到t＝t0＋Δt＝15 ℃＋60 ℃＝75 ℃；
(3)已知汽油机的效率为η′＝30%，
则汽车做的有用功为W＝Q放η′＝1.8×108 J×30%＝5.4×107 J，
汽车匀速运动时受到阻力与汽车的牵引力是一对平衡力，
由二力平衡的条件可知，汽车的牵引力为F＝Ff＝1 000 N，
根据W＝Fs可知汽车通过的路程为：
s＝＝＝5.4×104 m＝54 km。第3节　热机效率
知识点1　燃料的热值
1．发射火箭常使用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢具有( )
A.较小的密度 B．较大的比热容
C．较低的沸点 D．较大的热值
2．木炭的热值为3.4×107 J/kg，它表示1 kg木炭( )
A．具有3.4×107 J的热量
B．具有3.4×107 J的内能
C．完全燃烧时对外做功3.4×107 J
D．完全燃烧时放出热量3.4×107 J
3．将一瓶酒精用去三分之一，则剩余酒精的比热容和热值( )
A．都不变
B．都变为原来的三分之二
C．热值不变，比热容变为原来的三分之二
D．热值变为原来的三分之二，比热容不变
4．燃料的热值是反映燃料燃烧时释放能量本领大小的物理量，它是燃料本身的一种特性，燃料的热值只取决于燃料的 ，而与燃料的质量、是否完全燃烧、放热的多少均 ，对某种燃料来说它是一个确定的数值。
5．(2024·江苏无锡期末)“低碳环保”是当今世界环境主题，天然气是一种低污染燃料。天然气热值为4×107 J/m3，完全燃烧0.42 m3的天然气所释放的热量为 J，若这些热量完全被水吸收，能使 kg的水温度升高20 ℃。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
6．(2024·江苏宿迁泗阳县一模)小越参加一次长跑，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 J/kg，如果这些干木柴用掉一半后，干木柴的热值将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
知识点2　热机的效率
7．内燃机的能量流向图如图所示，内燃机的效率为( )
A．7% B．28%
C．31% D．34%
8．为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施不能提高热机效率的是( )
A．有效利用尾气中被带走的那部分热量
B．经常对热机进行保养和润滑，减少摩擦
C．尽量使燃料充分燃烧
D．将发动机从冒黑烟的柴油机换成汽油机
9．我们把热机所做 的那部分能量与燃料完全燃烧放出能量的比值叫作 ；燃料未能完全燃烧；废气带走很大一部分能量；一部分能量消耗在散热上；克服摩擦力做功；这些都是影响热机效率的因素。提高的措施：可以 ； ； ； 等。
10．(2023·湖北鄂州中考)小勇同学购买了一款户外分体式燃气炉，准备去户外野炊。用该燃气炉烧水时，把初温为20 ℃的1 kg水加热到100 ℃，燃烧了0.025 m3天然气，则水吸收的热量为 J，假设天然气完全燃烧，则燃气炉烧水的效率为 。[c水＝4.2×103 J/(kg· ℃)，q天然气＝4×107 J/m3]
11．(2024·重庆实验外国语学校阶段练习)关于热值的理解，下列说法正确的是( )
A．热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比，与燃料的质量成反比
B．若燃料不完全燃烧，部分能源将被浪费掉，热值将减小
C．当燃料未燃烧时，其热值为零
D．某种燃料的热值大小与燃料的质量、燃烧是否充分均无关
12． 为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图所示为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法错误的是( )
A．尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在气缸中燃烧比较完全
B．该冲程为做功冲程，内能转化为机械能
C．汽油在气缸内完全燃烧，发动机效率可达100%
D．该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护
13．生活中，我们每天都在产生大量垃圾，合理分类和利用垃圾是我们面临的一个重大课题。某垃圾处理厂处理垃圾时提炼出了200 kg燃料油供内燃机工作，若燃料油的热值为4.2×107 J/kg，则这些燃料油完全燃烧后释放的内能为 J，并且内燃机做了2.1×109 J的有用功，则该内燃机的效率为 。
14．(2025·江苏盐城模拟)生活垃圾的热值为3×106 J/kg，某垃圾焚烧发电厂每天完全燃烧1 000 t生活垃圾，放出热量 J；若放出热量的42%用来加热水供给附近小区，在标准大气压下，每天可将 kg的水由20 ℃恰好加热至沸腾。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
15．(2024·北京朝阳区月考)小红在家用煤气灶烧开水，在标准大气压下，1 kg水从20 ℃加热至70 ℃，消耗了0.01 kg的煤气，此过程中，水吸收的热量是多少？煤气灶烧水的热效率为多少？
[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107 J/kg]
16．(2025·湖南常德鼎城区模拟)氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。为保护环境，我国多个城市采用氢燃料新能源公交车代替传统燃油公交车。该氢能源公交车以140 kW的恒定功率匀速行驶300 s消耗了0.5 kg的氢燃料。(q氢＝1.4×108 J/kg)求：
(1)完全燃烧0.5 kg的氢燃料放出的热量；
(2)公交车行驶300 s所做的功；
(3)公交车的热机效率。
17．(2025·江苏南通海安市一模)某款无人驾驶汽车在一段平直的公路上匀速行驶了一段距离后，消耗汽油4 kg。若汽油机的效率为30%，q汽油＝4.5×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)。求在这段运动过程中：
(1)4 kg汽油完全燃烧放出的热量是多少？
(2)发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出热量的42%，标准大气压下，这些废气的能量全部被初温15 ℃，质量300 kg的水吸收，水的温度会升高到多少 ℃？
(3)如果汽车匀速运动时受到的阻力为1 000 N，消耗4 kg汽油汽车能够行驶的路程是多少？

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