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1、第2课时热机热值一、填空题1.柴油机压缩冲程中,随着活塞的运动,汽缸内空气密度不断增大(选填“增大”“减小”或“不变”),这时活塞的机械能转化为被压缩空气的内能,使其温度升高、压强变大。2.我们每天都在产生大量垃圾,合理分类和回收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,若燃料油的热值为4.0107 J/kg,则这些燃料油完全燃烧放出的热量为8.0109J,燃料油燃烧时放热,燃料油的化学能转化为内能。3.(2021安庆模拟)可燃冰是一种固态晶体,它的热值约为1.41010 J/m3;假设2 m3的可燃冰完全燃烧放出的热量有60%被水吸收,则在一个标准大
2、气压下可以将5104kg的水从20 加热到沸腾c水=4.2103 J/(kg)。4.燃气灶烧水时,把质量为2 kg的水加热至100 ,消耗热值为q=8.4107 J/m3的燃气0.02 m3,已知水的比热容c=4.2103 J/(kg),燃气灶烧水时的效率为40%,则被加热的水的初温为20。5.(2021合肥庐阳区一模)小兰暑假参加研学活动,途中经过了湘江某处大桥。她乘坐的小轿车速度是36 km/h,汽车匀速直线通过大桥花了85 s(车身长度忽略不计),受到阻力恒为220 N,通过全程消耗了0.02 kg的汽油,汽油机的效率为21.25%(已知汽油的热值为4.4107 J/kg)。6.如图,用
3、酒精灯给质量为m1的水加热,水温从t0升高到t(水未达到沸点)的过程中,消耗的酒精质量是m2。已知酒精的热值是q,水的比热容是c,则这次烧水的效率=cm1(t-t0)qm2100%(用已知物理量表示)。酒精减少后,它的热值将不变(选填“增大”“不变”或“减小”)。在这个实验中,请你提出一条提高效率的方案:用纸板盖住烧杯口,减少热量损失。二、选择题7.下列关于热值的说法正确的是(D)A.使燃料燃烧更充分,可以增大热值B.2 kg煤的热值大于1 kg煤的热值C.燃料燃烧释放的热量越大,热值越大D.燃料的热值是燃料本身的特性,与其他因素无关8.(2021浙江宁波)在如图所示的“汽油机模型”实验中,将
4、少量的汽油喷入筒内,用软木塞塞住筒口,摇动起电机,观察到放电针放电,汽油燃烧,软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的(C)A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程9.(2020山东枣庄)关于热机的效率,下列说法正确的是(B)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【解析】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,做的有用功较多,A项错误;热机的
5、效率越高说明有用功与总功的比值越大,功率表示做功的快慢,功率越高说明做功越快,效率和功率是两个不同的物理量,二者之间没有必然联系,C项错误;热机损失的能量中,废气带走的能量较多,D项错误。10.如图所示是某老师的自制教具,他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔,把电火花发生器紧紧塞进孔中。实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒,按动电火花发生器的按钮,点燃瓶内酒精后,纸筒即刻飞出,瓶口出现大量白气。关于此实验,分析正确的是(D)A.矿泉水瓶中的酒精如果没有完全燃烧,其热值会变小B.纸筒飞出后的瞬间瓶口出现的白气是汽化形成的C.瓶内气体推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的压缩冲程D.纸筒飞出时发生的能量转换是内能
6、转化为机械能三、实验题11.如图所示,甲、乙、丙三图装置完全相同,燃料的质量都是m1=20 g,烧杯内的液体质量相同,均为m2=0.1 kg。(1)若比较不同燃料的热值:应选择甲、丙两图进行实验;不同燃料完全燃烧放出热量的多少,是通过相同质量的同种液体温度升高的多少来反映的;若甲图烧杯中为水,燃料完全燃烧可使温度计示数升高30 ,本实验根据公式qm1=cm2t,计算出燃料的热值比其标准值偏小(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。(2)若比较不同物质吸热升温的特点:应选择甲、乙两图进行实验;不同物质吸热的多少是通过相同质量的不同液体温度升高的多少来反映的。四、计算题12.国家提倡节能减排,各地“煤
7、改气”正在积极进行。某同学计算他家天然气烧水的热效率,将2 kg的水倒入烧水壶中,并测出水温为20 。在一个标准大气压下,把水刚加热到100 时,测出消耗天然气0.048 m3。已知水的比热容c水=4.2103 J/(kg),天然气热值约为q=4.0107 J/m3。求:(1)将这些水烧开,需吸收多少热量?(2)在这种情况下,燃烧的天然气放出了多少热量?(3)他家天然气灶的效率。解:(1)将这些水烧开需吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2103 J/(kg)2 kg(100 -20 )=6.72105 J(2)燃烧的天然气,放出的热量Q放=qV=4.0107 J/m30.048 m3=1
8、.92106 J(3)他家天然气灶的效率=Q吸Q放100%=6.72105J1.92106J100%=35%13.(2021六安模拟)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。新型氢燃料公交车已在部分城市投入使用已知c水=4.2103 J/(kg),q氢=1.4108 J/kg。求:(1)质量为0.6 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量;(2)这些热量的80%全部被质量为200 kg、初温为10 的水吸收后,在标准大气压下,水能否沸腾;(3)若新型氢燃料公交车发动机的热效率为50%,公交车以42 kW的恒定功率匀速行驶,则完全燃烧0.6 kg的氢燃料能让该公交车匀速行驶的时间。解:(1)0.6 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量Q放=mq氢=0.6 kg1.4108 J/kg=8.4107 J(2)由题意可知,水吸收的热量Q吸=80%Q放=6.72107 J由Q吸=cmt得,水升高的温度t=Q吸c水m=6.72107J4.2103J/(kg)200 kg=80 此时水的温度为10 +80 =90 100 ,因此水没有沸腾。(3)公交车的功率P=42 kW=4.2104 W公交车所做的功W=50%Q放=4.2107 J由P=Wt可知,公交车行驶的时间t=WP=4.2107J4.2104W=1000 s