14.2 热机的效率
一、选择题
1．释放化学能的过程不断地发生在人体内，食物也是一种“燃料”，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量。一袋饼干的营养成分表上标有“2361kJ/100g”，该标识的含义与以下物理量的含义类似的是（ ）
A．热量 B．热值 C．比热容 D．内能
2．关于燃料的热值，以下说法正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料是否充分燃烧有关
B．煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量也一定比干木柴的多
C．容易燃烧的燃料，热值一定大
D．1g汽油和2kg汽油的热值是一样的
3．一瓶酒精用去一半后，剩下的酒精（ ）
A．热值不变，比热容减小一半 B．热值和比热容都减小一半
C．热值减小一半，比热容不变 D．热值不变，比热容不变
4．关于，下列说法中正确的是（ ）
A．热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比
B．当燃料未燃烧时，其热值为零
C．某种燃料的热值大小与是否充分燃烧无关
D．若燃料燃烧不充分，部分能源将被浪费掉，热值将减小
5．如图是、两种燃料完全燃烧释放的热量与其质量的关系图象，则下列说法中正确的是（ ）
A．燃料的热值比的大 B．燃料质量越大时，其热值越大
C．燃料燃烧越充分，其热值越大 D．热量热值越大，燃料效率越高
6．下列关于热机效率的说法中正确的是（ ）
A．热机所做的有用功增加，热机的效率也会增大
B．热机效率是指热机所做的有用功与所用燃料燃烧释放的热量之比
C．柴油机的效率一般比汽油机的效率高，对空气污染小
D．在设计与制造热机时不断改进与创新，减少能量损失可以提高热机的效率
7．2023年1月1日起，国内全面推行国六B汽油，相比国六A汽油，国六B汽油烯烃（碳氢元素组成的化合物）含量降低约3%，可以使汽车发动机工作时，有效减少尾气中污染物的排放。如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（ ）
A．甲图是压缩冲程，机械能转化为内能
B．由乙图可知该汽油机的效率是30%
C．汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值
D．汽油机一个工作循环，完成四个冲程，飞轮转两周，对外做功两次
8．一辆汽车在平直公路上匀速行驶50min，消耗汽油7kg，汽油完全燃烧放出的热量有30%转化为机械能，汽油的热值为，则汽车发动机的功率约为（ ）
A．9.66kW B．96.6kW C．3.22kW D．32.2kW
二、填空题
9．干木柴的热值是1.2×107J/kg，完全燃烧的4kg干木柴放出的热量为 J；干木柴用掉一半后热值 （填“变 ”或“不变 ”）。
10．如图所示，为汽油机的 冲程，若飞轮转速是3600r/min，则该汽油机1s对外做功 次。完全燃烧0.5kg汽油，放出的热量是 J。（已知汽油的热值为4.6×107J/kg）
11．中国探索火星探测器“天问一号”的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是火箭发射探测器时的场景，该火箭发射时带了3×104kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是 J，可以将 kg初温为20℃的水加热至沸腾。使用液态氢做燃料的好处是 。[q氢=1.4×108J/kg，c水=4.2×103J/(kg·℃)，当地大气压为1标准大气压，不计热量损失]
12．小明的爸爸开车送小明去学校，到达学校时消耗汽油4kg，汽车能量流程图如图所示，该汽车的效率为 ，汽油完全燃烧放出的热量为 J，汽车输出的有用功为 J。（已知）
13．某学校用焦炭作燃料给学生提供热水，某次完全燃烧了10kg焦炭产生的热量为 J；已知焦炭炉的效率为21%，则这些热量能将质量为 kg的水从20℃加热到100℃。[q焦炭＝3×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
三、实验探究题
14．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料及烧杯内的液体质量也相同。
（1）比较不同燃料的热值，应选择 两图的装置进行实验；有一种“涡轮增压”(型)轿车，通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车(型)更节能，排气更清洁。同样的汽油(如)加在T型轿车内与加在L型轿车内热值 （选填“相等”或“不相等”）；
（2）比较不同燃料热值的实验中，同时点燃燃料后，需等待燃料 （选填“燃烧相同时间”或“充分燃烧”），然后通过观察 （选填“加热时间”或“物质升高的温度”）来比较两种燃料热值大小；
（3）比较不同物质的比热容，实验中通过 比较物质吸热的多少；
（4）根据实验数据绘制的图像如图丁所示，则 吸热能力强。
四、计算题
15．小明家浴室使用的是瓶装液化气，每瓶中装入的液化气质量为15kg，液化气的热值约为5×107J/kg。
（1）1kg的液化气完全燃烧，释放的热量是多少？
（2）小明家热水器的热效率为84%，那么一瓶液化气可以供小明一家三口使用几天？（水的比热容；假定自来水温度为15℃，热水器输出水温为40℃，每人每天用水为40L）
16．某物理兴趣小组的同学，用天然气灶给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了0.2kg的天然气，（水的比热容为 ，天然气的热值为 ）求：
（1）天然气完全燃烧产生的热量；
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；
（3）天然气灶烧水时的热效率。
17．我国第一款自主品牌的高端豪华轿车“红旗HQ3”在某段平直公路上进行测试，汽车以18m/s的速度匀速行驶了5min，消耗燃油0.3kg，汽车发动机的牵引力是1000N。燃油的热值为4.5×107J/kg。求：
（1）消耗的燃油完全燃烧产生的热量Q放；
（2）发动机牵引力的功率P；
（3）发动机的能量转化效率η。
参考答案
1．B
2．D
3．D
4．C
5．A
6．D
7．A
8．D
9．4.8×107；不变
10．压缩；30；2.3×107
11．4.2×1012；1.25×107；氢的热值大（无污染）
12．30%；；
13．3×108；187.5
14．甲、乙；相等；充分燃烧；物质升高的温度；加热时间的长短；A
15．（1）解：液化气的热值q=5×107J/kg，1kg液化气完全燃烧释放热量Q放1=m1q=1kg×5×107J/kg=5×107J
答：1kg的液化气完全燃烧，释放的热量是5×107J
（2）解：15kg液化气完全燃烧释放热量Q放=m2q=15kg×5×107J/kg=7.5×108J
热水器的热效率为84%，则水吸收的热量为Q吸=ηQ放=84%×7.5×108J=6.3×108J
这些热量被水吸收后，水从15℃升高到40℃，则水的质量为
根据密度公式，40L水的质量为m'=ρV=1.0×103kg/m3×40×10-3m3=40kg
则一瓶液化气可以供小明一家三口使用的天数为（天）
答：一瓶液化气可以供小明一家三口使用50天。
16．（1）解：天然气完全燃烧产生的热量为
答：煤完全燃烧产生的热量 。
（2）解：由图知，水初始温度为20℃，6min时水温为80℃，所以水吸收的热量为
答：水吸收的热量 。
（3）解：煤炉烧水时的热效率为
答：煤炉烧水时的热效率18%。
17．（1）解：消耗的燃油完全燃烧产生的热量Q放=mq=0.3kg×4.5×107J/kg=1.35×107J
答：消耗的燃油完全燃烧产生的热量为1.35×107J；
（2）发动机牵引力的功率P=Fv=1000N×18m/s=1.8×104W
答：发动机牵引力的功率为1.8×104W；
（3）发动机做的功W=Pt=1.8×104W×5×60s=5.4×106J
则发动机的能量转化效率
答：发动机的能量转化效率为40%。
