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九年级物理14.2热机的效率测试题(修改)

发布时间:2013-09-18 12:58:12  

九年级物理第14章第二节热机的效率测试题

1.人民网北京1月15讯:国防科工委组织研究的50吨级液氢液氧运载火箭发动机今天在京进行了200秒热试车,试验取得圆满成功,这将为我国今后发展卫星技术、高空探测和载人航天发挥重大作用。该发动机的燃料之所以采用液氢,是因为液氢具有( )

A.较高的燃点 B.较大的比热容

C.较高的沸点 D.较大的热值

解析:运载火箭的质量越小越容易上升,在提供能量相同的情况下,由于液氢的热值较大,所需液氢的质量就很小,便于火箭升空。

答案:D

2.关于燃料的热值,以下说法中正确的是( )

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.使用热值高的燃料可以放出更多的热量

D.煤的热值大于干木材的热值,燃烧煤放出的热量比燃烧干木材放出的热量一定多

解析:燃料的热值是燃料的一种特性,它只与燃料的种类有关,而与燃料的质量、是否完全燃烧无关,因此,A对,B错。燃料燃烧放出的热量与燃料的热值、燃料的质量以及燃料是否完全燃烧有关,只根据其中一个因素做出判断是错误的,所以C、D错。

答案:A

3.如图16-4-2所示是内燃机的能流图,则内燃机的效率可以表示为( )

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图16-4-2

A.η=[(E1+E2+E3+E4)/E]×100% B.η=(E2/E)×100%

C.η=[(E1-E3+E4)/E]×100%

D.η=(E1/E)×100%

解析:用来做有用功的那部分能量,与燃料完全燃烧放出的能量之比,叫做热机的效率。由能流图可以看出:燃料完全燃烧放出的能量应该是总能量——燃气的内能E,而用来做有用功的那部分能量应该是有用机械能E2,所以应选B。

答案:B

4.如图16-4-3,在一个大试管里装一些水,用软木塞塞住,加热水至沸腾,水

蒸气会把软木塞冲出,这时,水蒸气膨胀对_____________做功,水蒸气的部分_____________能转化为塞子的_____________能。

图16-4-3

解析:本装置是关于内能转化为机械能的实验装置,它的能量转化情况与热机相同,看似复杂的热机,其工作原理竟如此简单,这样可以由浅入深,由此及彼地理解热机的工作原理。

答案:软木塞 内 机械

5.内燃机是将内能转化成_____________能的机器;内燃机一个工作循环由_____________个冲程组成,其中如图16-4-4所示是热机的_____________冲程。

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图16-4-4

答案:机械 四 排气

6.关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法: ①在做功冲程中,是机械能转化为内能;②在做功冲程中,是内能转化为机械能;③只有做功冲程是燃气对外做功;④汽油机在一个工作循环中,只有一个冲程发生能量变化。 以上说法中正确的是( )

A.只有②③ B.只有①③

C.只有②④ D.只有②③④

解析:本题考查四冲程汽油机的能量转化过程,在压缩冲程中,活塞压缩气体,把活塞的机械能转化为燃气的内能;在做功冲程初,火花塞产生电火花,使燃料燃烧,产生的高温高压气体推动活塞做功,把高温高压气体的内能转化为活塞的机械能,在汽油机的一个工作循环中,有压缩、做功两个冲程发生能量变化。所以②③对,①④错。

答案:A

7.关于“热机”,下列说法中正确的是( )

A.做功冲程的能量转化是机械能转化为内能

B.改进技术,可以使热机的效率达到100%

C.用水循环来降低热机的温度,主要是利用水蒸发时吸热的特性

D.冬天晚上要把热机水箱中的水放出,是防止气温降低时水凝固胀坏水箱

思路解析:热机的做功冲程是把内能转化为机械能;由于热机在运转时总会有摩擦、能量散失等,所以热机的效率不可能达到100%;用水循环来降低热机的温度,主要是利用水的比热容大这一特性。水凝固后体积将变大,冬天晚上把热机水箱中的水放出,就是为防止气温降低时水凝固胀坏水箱。此题是对新课标“尝试应用已知的科学规律去解释某些具体问题”目标的落实。

答案:D

8.一箱汽油用掉一半后,下列关于它的说法正确的是( )

A.它的密度变为原来的一半 B.它的比热容变为原来的一半

C.它的热值变为原来的一半 D.它的质量变为原来的一半

解析:本题考查物质本身的一些性质。密度、比热容、热值的大小由物质(燃

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料)的种类所决定;质量的大小由物体含有物质的多少所决定。汽油用掉一半后,物质的种类没有变,含有物质的多少变为原来的一半,所以密度、比热容、热值都没变,而质量变为原来的一半。

答案:D

9.已知甲种燃料的热值大于乙种燃料的热值,下列说法中正确的是( )

A.甲种燃料含有的热量比乙种燃料多

B.完全燃烧一定质量的甲种燃料,刚好烧开一壶水,那么用同样质量的乙种燃料就不能烧开这壶水

C.燃烧相同质量的两种燃料,甲种放出的热量多

D.只要通风条件好,供氧充足,乙的热值可能大于甲的热值

解析:A的说法暴露出对热值和热量两个概念理解均不正确,热值是1 kg的某种燃料完全燃烧放出的热量,热量只存在于热传递的过程之中,不能说含有热量;由于甲种燃料的热值大于乙种燃料的热值,所以完全燃烧一定质量的甲种燃料放出的热量,比完全燃烧相同质量的乙种燃料放出的热量要多,所以B对。甲的热值虽然大,但如果燃烧不充分,它放出的热量也未必多,所以C不对。热值与燃料的种类有关,跟通风条件和供氧情况无关,所以D不对。

答案:B

10.某摩托车的效率为34%,某汽车的效率为29%,这说明了( )

A.摩托车比汽车的功率大

B.摩托车比汽车做的有用功多

C.使用摩托车比使用汽车做功多

D.燃烧相同的燃料,摩托车将内能转化为机械能比汽车多

解析:热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,叫做热机的效率,它与功率无关,所以A不对。热机的效率高,表明相同的燃料燃烧,转化成的机械能多,或得到相同的机械能,消耗的燃料少,所以D对。单独比较有用功或总功都是不全面的,所以B、C不对。

答案:D

11.下列关于热机和环境保护的说法中正确的是( )

A.热机的大量使用会造成环境污染

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B.所有的热机都是用汽油作燃料

C.汽车排出的尾气都是有毒气体

D.热机所产生的噪声,可以被热机上的消声器完全消除

解析:热机排放的烟尘废气中包括粉尘、二氧化硫等有害物,是大气污染的主要来源。热机工作的噪声,是噪声污染的主要来源,所以,热机的大量使用会造成环境污染,故A对。而热机排出的尾气中也有水蒸气、二氧化碳等气体,并非都是毒气,所以C不对。噪声也不可能被热机上的消声器完全消除,如果真能被完全消除,我们的生活环境该是多么的安静啊!所以D不对。热机所用的燃料较多,汽油、柴油、煤、氢、天然气等都可以作为热机的燃料,所以B不对。

答案:A

12.小丽家去年冬天的供暖比往年好很多,这是因为热网改造后,由原来的小锅炉房供暖变为“沈海”热电站余热供暖,从能源利用的角度来看“沈海”热电站,这种既供电又供热的热电站与一般的火力发电站相比,提高了_____________,能较好地控制污染。

解析:在热机的各种能量损失中,废气带走的能量最多。设法利用废气的能量,是提高燃料利用率的重要措施。“沈海”热电站,这种既供电又供热的热电站,可以综合利用废气的能量,与一般的火力发电站相比,燃料的利用率大大提高,还能较好地控制污染。

答案:热效率(燃料的利用率)

13. 2010年5月,天然气伴随着“西气东输”的步伐开始走进了江城芜湖的千家万户,传统燃料也随之被逐步取代。天然气燃烧时可以将_____________能转化为_____________能。与传统燃料相比,天然气的优点是_____________(写出一条即可)。

解析:本题与时俱进,天然气走进千家万户工程,在我国东部的部分城市正在实施。为什么要实施这项工程呢?现代中学生应从科学的角度分析这一原因,燃烧天然气是为了对物体加热,天然气燃烧时放热多是其中的一个主要原因,另外,天然气的污染小、价格合理等因素也是实施这一工程的原因。

答案:化学 内 污染小,热值大或污染小(其他合理答案均可得分)

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14、垃圾是城市生活的“副产品”。据统计,2000年我国城市垃圾总量约1.5亿吨,并且每年以8%的速度在增长。如何处理这些垃圾已成为人们关注的热点问题。现在,人们处理生活垃圾的方法通常有两种:一种是集中填埋;另一种是利用垃圾中的可燃物质进行燃烧发电,研究表明:生活垃圾的平均热值为6.27×10 J/kg。利用垃圾作为燃料建立发电厂,每燃烧1吨生活垃圾可以发电8.64×10 J。安徽省某人大代表提议,在合肥市郊区兴建一座规模为2台1.2×10 kW发电机的垃圾处理发电厂。问:

(1)1 t垃圾完全燃烧产生的热量是多少焦?

(2)燃烧垃圾发电的效率是多少?

(3)请你从环保、节能、经济等角度简述兴建垃圾发电厂的意义。

解析:本题联系生活,立意新,但知识落点低,可以使学生身在课堂又不囿于课堂,通过对试题的阅读,了解课堂以外社会关注的热点。在分析本题时,要抓住关键句子和关键词语,提取有用信息,排除干扰因素。其实本题的主要内容就是:垃圾作为燃料发电;垃圾的平均热值为6.27×106 J/kg;1吨生活垃圾可以发电8.64×108 J;求热量及热效率。

答案:(1)Q放=6.27×106 J/kg×103 kg=6.27×109 J。

(2)η=W电/Q放=8.64×108 J/6.27×109 J=13.8%。

(3)①可以通过回收垃圾使废弃物成为二次能源

②可以减少对土壤、空气、水等环境污染

③可以减少垃圾堆放所侵占的耕地,节约用地

④可以带动垃圾处理产业,发展当地经济

(本题是开放性试题,要求从环保、节能、经济三个方面答题,所答合理均可得分)

15、小明学习了热学的有关知识后,知道水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),他想估算一下自己家每天烧水做饭需要的热量。于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间,并把它折算成烧水时间,相当于每天将30 kg 20 ℃的水烧开。

(1)小明家每天烧水做饭需要多少热量?

(2)如果普通煤的热值为3×107 J/kg,从理论上讲小明家每天烧水做饭需要

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多少千克普通煤?

(3)小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤,按每块蜂窝煤含煤0.5 kg算,他家每天实际用煤2 kg,由此小明计算出他家煤炉的效率只有16.5%。你认为小明家煤炉效率低的原因是什么?

(4)从大的方面讲,家用煤除了热效率低、浪费能源的缺点外,另一个主要缺点是什么?

解析:本题要应用到比热容、热值、热量的计算等知识。解答本题时,首先理清整道题的过程,根据自己的生活经验,解释煤炉效率低的原因;其次要注意应用公式进行推导和计算,按计算格式做出需要计算的部分;最后还要联系自己的实际生活,努力提高自己的节能、环保意识。

答案:(1)小明家每天烧水做饭需要的热量即是水升温吸收的热量Q吸= c水m(t-t0)

=4.2×103 J/(kg·℃)×30 kg×(100 ℃-20 ℃)=1.008×107 J。

(2)小明家每天烧水做饭需要的能量需要煤燃烧放出,即Q放= Q吸=1.008×107

J则需要的煤的质量为m=Q放/q=1.008×107 J/3×107 J/kg=0.336 kg。

(3)小明家煤炉效率低的原因是:一方面煤不能完全燃烧,另一方面煤燃烧放出的热量不能被水完全吸收,大部分的热量散失掉了。

(4)煤在燃烧过程中产生废渣、废气,造成环境污染。

16、某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30 cm2,一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50 mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105 Pa,飞轮1 min转动1 800周,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦),求:

(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力;

(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功;

(3)汽油机的功率。

解析:本题综合应用四冲程汽油机的工作原理、压强、功和功率的相关知识,是一道综合性较强的应用题。解决此类问题一定要弄清物理过程,创建物理模型,分清所求层次,理清解题思路。

答案:(1)燃气对活塞的平均压力:F=PS=9.0×105 Pa×30×10-4 m2=2.7×103 N。

(2)燃气对活塞做的功:W=Fs=2.7×103 N×50×10-3 m=135 J。

教师助手 学生帮手 家长朋友 水

(3)1分钟内燃气对活塞做功的次数:n=1 800/2=900汽油机的功率:P=W总/t=135×900 J/60 s=2 025 W。

17、一台内燃机的转速是3000转/分,那么在每秒钟内[ ]

A.转轴转动50转,燃气对活塞做功25次,活塞完成100个冲程

B.转轴转动3000转,燃气对活塞做功1500次,活塞完成6000个冲程

C.转轴转动50转,燃气对活塞做功100次,活塞完成400个冲程

D.转轴转动50转,燃气对活塞做功50次,活塞完成50个冲程

18.若将2千克、8℃的水烧开,用热值为4.6×107焦/千克的煤油作燃料,设煤油完全燃烧放出的内能有25%被水吸收,需燃烧煤油的质量是[c水=4.2×103焦/(千克·℃)][ ]

A.16.8克 B.268.8克 C.67.2克 D.6.72克

19.太阳光垂直照射到地面上,每平方米的面积上平均每分钟能得到8.4×107焦的热量,在10分钟内4米2面积上获得的热量是多少焦耳?若其中的10%可以利用,那么,和燃烧多少克酒精放出的热量相等?(酒精燃烧值为3.0×107焦/千克)

20、(2009年平原县)已知某型号的载重车在一段平直的高速公路上匀速行驶12km,所用时间是8min,消耗燃油3L(假设燃油完全燃烧),汽车发动机在这段时间内的功率为60kW。若燃油的密度是0.8×103kg/m3,热值为3.15×107J/kg,求:

(1)汽车行驶速度是多少?

(2)汽车行驶过程的牵引力是多大?

(3)汽车发动机的效率是多少?

21、(泰安市2009年)泰安五岳专用汽车有限公司是一家大型的特种专用汽车生产基地。该厂某型号专用车在车型测试中,在一段平直的公路上匀速行驶5km,受到的阻力是3.0×10N,消耗燃油1.5×10m3(假设燃油完全燃烧)。若燃油的密度ρ=0.8×10kg/m3,热值q=4×107J/kg,求:

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(1)专用车牵引力所做的功。

(2)该专用车的热机效率是多少?

22、(2009年河池市)安全、清洁、方便的太阳能越来越受到人们的重视 和广泛利用.如图20所示,一太阳能热水器内装有质量为

250kg,温度为20℃的水,在阳光照射一段时间后,水温升高到80℃.[c水=4.2×103J/(kg·℃)]

(1)水吸收的太阳能是多少?

(2)这些能量相当于完全燃烧多少千克干木柴放出的热

7量? [q干木柴=1.2×10J/kg]

23、(09·广西)氢能被视为未来的理想清洁能源。随着科技的不断进步,现在从植物中提取氢的效率越来越高,可以从34kg干燥的植物中提取lkg的氢。

(1)目前的节能小轿车每百公里耗油量可以降到5L,则这种节能小轿车每百公里消耗的汽油是多少kg?

(2)如果汽车发动机使用氢能源来工作,效率可以达到60%。若一辆氢能源小轿车在从桂林行驶到南宁大约700km的路程上获得的平均牵引力为8.4×l0N,则它从桂林行驶到百色需要消耗的氢大约是多少kg?

(ρ汽油=0.71×l0kg/m3;q氢=1.4×l0J/kg;lL= ldm3)

24、(昆明市2009年)(6分)太阳能热水器是一种常见的利用太阳能的装置。某品牌太阳能热水器,在晴天能接收到的太阳能平均辐射强度(用R表示)为R=300J/(m2·s),它表示每平方米面积上一秒内接收到的太阳能为300J。该太阳能热水器集热管接收阳光照射时的有效面积是2m2,贮水箱中盛有0.1m3的水。求:(1)贮水箱中水的质量。(2)若在阳光下照射70min,所接收到的太阳能全部用来加热水,贮水箱中的水温可升高多少度。[ρ水=1.0×10kg/m3,C水=4.2×10J/(kg·℃)]

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25、小红家里原来用液化石油气烧水,每天用60℃的热水100kg。她参加“探究性学习”活动后,在老师和同学的帮助下,制造了一台简易的太阳能热水器。

(1)若用这台热水器每天可将100kg的水从20℃加热到60℃,这些水吸收的热量是多少?(2)若液化石油气燃烧放出的热量有70%被水吸收,她家改用太阳能热水器后平均每天可节约液化石油气多少kg?(液化石油气的热值是8.0×107J/kg)(3)请你说出太阳能热水器的优点。(至少说出一条)

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