初中滬科版（2024）第十三章 內(nèi)能與熱機第四節(jié) 熱機效率和環(huán)境保護課堂檢測

這是一份初中滬科版（2024）第十三章 內(nèi)能與熱機第四節(jié) 熱機效率和環(huán)境保護課堂檢測，共15頁。試卷主要包含了4 熱機效率和環(huán)境保護，概念，熱值的物理意義，42kg×4，6×107J．，6%等內(nèi)容，歡迎下載使用。
素養(yǎng)目標

物理觀念
1.概念
(1)熱值：某種燃料完全燃燒放出的熱量與所用該燃料的質(zhì)量（或體積）之比。
（2）熱機效率：熱機運轉中，對外做的有用 功與燃料完全燃燒所釋放的熱量的比值。
規(guī)律
燃料放出熱量多少與燃料質(zhì)量(或體積)和燃料種類有關。
科學思維
燃料放出熱量多少與多個因素有關，所以用控制變量法探究燃料放出熱量與燃料種類的關系。
科學態(tài)度與責任
了解熱機給人類社會發(fā)展帶來的好處，同時認識到熱機使用對環(huán)境的不良 影響，培養(yǎng)自覺的環(huán)保意識。
題型匯總：熱值的概念及計算、爐具效率的計算、熱機效率的計算。
知識梳理
燃料的熱值
熱值：1千克的某種燃料完全燃燒時放出的熱量。符號：q
1. 單位：焦/千克。（J/kg）?；驓怏w燃料的熱值：J/m3
2.熱值的物理意義:
干木柴的燃燒值是1.2×l07焦物理意義是1千克的干木柴完全燃燒放出的熱量是1.2×l07焦。
3.公式： Q=mq或q=Q/m
熱機效率
用來做有用功那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比。
環(huán)境保護
1．內(nèi)能對環(huán)境的影響。
（1）廢氣污染（CO、SO、酸雨），
（2）噪聲污染。
2．保護環(huán)境，減小污染措施。
（1）改進燃燒設備，采取集中供熱，加裝消煙除塵裝置。
2）提高內(nèi)能的綜合利用率。
把直接燒煤、燃油改為燒其工業(yè)副產(chǎn)品；把內(nèi)能的一次利用變?yōu)槎啻卫茫ㄈ缬糜酂峁┡龋?br>（3）充分開發(fā)、利用污染小或無污染的能源（如太陽能等）。
考點突破
考點一 燃料的熱值
1.我市所有出租車已使用天然氣來代替燃油，某出租車在一段時間內(nèi)消耗了420g天然氣，若這些 天然氣完全燃燒，可放出熱量______J，這些熱量可使質(zhì)量為_____kg的水由20℃升高到100℃；天然氣燃燒時將_____能轉化為內(nèi)能．若天然氣用去一半，則剩余天然氣的熱值______（選填“變大”“變小”或“不變”）．[天然氣的熱值為4.4×107J/kg，水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃)]
【答案】1.848×107、55、化學、不變
【解析】消耗420g天燃氣釋放的熱量：Q=mq=0.42kg×4.4×107J/kg=1.848×107J；
由題知，Q吸=Q放=1.848×107J，
由Q吸=cm(t?t0)得加熱水的質(zhì)量：
天然氣燃燒時，天然氣的化學能轉化為內(nèi)能；
熱值是燃料的特性，天然氣用去一半，剩余天然氣種類不變，故熱值不變．
考點二 熱機的效率
2.汽車在一段平直公路上勻速行駛5km，消耗汽油1kg．已知汽車行駛時受到的牽引力為2300N，汽油的熱值為4.6×107J/kg求：
（1）消耗的汽油完全燃燒放出的熱量；
（2）汽車發(fā)動機的效率．
【答案】（1）汽油完全燃燒放出的熱量為4.6×107J．
（2）汽車發(fā)動機的效率為25%．
【解析】（1）汽油完全燃燒放出的熱量：．
（2）汽車牽引力做的功：
汽車發(fā)動機的效率：．
3.一輛廂式小貨車運貨，滿載后總質(zhì)量是5.0×103kg，在平直的公路上勻速行駛100km，耗油10kg，貨車受到的阻力是2000N，發(fā)動機的牽引功率是50KW.求：
（汽油的熱值取5.0×107J/kg，g取10N/kg）
（1）貨車勻速行駛的速度；
（2）10kg汽油完全燃燒放出的熱量；
（3）貨車發(fā)動機的效率．
【答案】（1）貨車勻速行駛的速度v=25m/s．
（2）10kg汽油完全燃燒放出的熱量為5.0×108J．
（3）貨車發(fā)動機的效率η=40%．
【解析】（1）汽車勻速行駛，則F=f=2000N，
由P=Fv可得．
（2）汽油燃燒放出的熱量：Q=mq=10kg×5.0×107J/kg=5.0×108J．
（3）牽引力做的功：W=Fs=2000N×1×105m=2×108J，
貨車發(fā)動機的效率：．
分層提分
題組A 基礎過關練
1. 兩臺汽油機，甲機的效率為35%，乙機的效率為35%，這兩個數(shù)據(jù)表示（ ）
A.甲機做的功比乙機的多
B.甲機的功率比乙機的大
C.在相同時間內(nèi)甲機消耗的汽油比乙機多
D.在消耗相同的汽油時，甲機做的有用功比乙機多
2. （多選） 在試管中裝適量的水，試管口用塞子塞住，用酒精燈對試管加熱，如圖所示。加熱一段時間后，塞子沖出去了，則（ ）

A.加熱過程中，酒精的化學能全部轉化為水的內(nèi)能
B.塞子沖出前，試管內(nèi)氣體壓強不斷增大
C.塞子沖出時，試管內(nèi)氣體溫度不變
D.塞子沖出時，塞子增加的機械能是由試管內(nèi)氣體內(nèi)能轉化
3. 熱機的效率是熱機性能的一個重要指標．有一熱機，若一部分燃料完全燃燒時，放出的能量為，其中用來做有用功的那部分能量為，該熱機的效率是________．當汽油在發(fā)動機內(nèi)燃燒不充分時會冒“黑煙”，這時發(fā)動機的效率________（選填“升高”“不變”或“降低”），因此，汽車用到一定時間后要強制報廢．
題組B 能力提升練
4. “神舟十三號”飛船于2021年10月在酒泉發(fā)射基地發(fā)射，并獲得了圓滿成功．請回答下列問題：
（1）火箭發(fā)射升空時，燃料燃燒將化學能轉化為燃氣的________能，再轉化為火箭的________能；火箭的燃料使用液態(tài)氫，主要是因為它的密度小且________大．
（2）飛船繞地球飛行時，當運動到地球的背面沒有太陽光照射時，飛船表面的溫度會急劇下降，內(nèi)能________，這是通過________的方式改變物體的內(nèi)能．
（3）飛船在軌道上從遠地點到近地點運行的過程中，飛船的________變小．（選填“動能”“重力勢能”或“機械能”）
題組C 培優(yōu)拔尖練
5. 為了實現(xiàn)節(jié)能減排，城市里很多出租車都換成了燃氣汽車，最常見的是壓縮天然氣汽車（將天然氣加壓后裝在汽車燃氣瓶內(nèi)作為燃料），若某出租車以壓縮天然氣為燃料，在平直的高速公路上以的速度勻速行駛了0.5h，發(fā)動機的功率恒為25kw，消耗的天燃氣的體積為4m3，已知天然氣的熱值為．求：
（1）假設4m3天然氣完全燃燒，放出的熱量是多少？
（2）發(fā)動機的牽引力是多大？
（3）發(fā)動機的效率是多少？

6. 十一黃金周小芳同學一家駕車沿高速公路到某地旅游，路程為360km，所用時間為10h。假設轎車是勻速行駛，且受到的阻力為500N，用了20kg汽油。汽油的熱值為。求：
（1）汽車牽引力所做的功是多少？
（2）汽車發(fā)動機的功率是多少？
（3）汽油機的效率是多少？

7. 改革開放以來，我國人民的生活水平不斷提高，汽車已成為多數(shù)人的代步工具，某品牌國產(chǎn)汽車以72km/h的速度在平直公路上勻速行駛100km，消耗了汽油6L，汽車發(fā)動機功率為12kw，已知：汽油的熱值為，汽油的密度為，求該汽車勻速行駛100km過程中：
（1）消耗汽油的質(zhì)量；
（2）發(fā)動機所做的功；
（3）發(fā)動機的效率（百分號前保留整數(shù)）．
第十三章 內(nèi)能與熱機
課時13.4 熱機效率和環(huán)境保護
素養(yǎng)目標

物理觀念
1.概念
(1)熱值：某種燃料完全燃燒放出的熱量與所用該燃料的質(zhì)量（或體積）之比。
（2）熱機效率：熱機運轉中，對外做的有用 功與燃料完全燃燒所釋放的熱量的比值。
規(guī)律
燃料放出熱量多少與燃料質(zhì)量(或體積)和燃料種類有關。
科學思維
燃料放出熱量多少與多個因素有關，所以用控制變量法探究燃料放出熱量與燃料種類的關系。
科學態(tài)度與責任
了解熱機給人類社會發(fā)展帶來的好處，同時認識到熱機使用對環(huán)境的不良 影響，培養(yǎng)自覺的環(huán)保意識。
題型匯總：熱值的概念及計算、爐具效率的計算、熱機效率的計算。
知識梳理
燃料的熱值
熱值：1千克的某種燃料完全燃燒時放出的熱量。符號：q
1. 單位：焦/千克。（J/kg）?；驓怏w燃料的熱值：J/m3
2.熱值的物理意義:
干木柴的燃燒值是1.2×l07焦物理意義是1千克的干木柴完全燃燒放出的熱量是1.2×l07焦。
3.公式： Q=mq或q=Q/m
熱機效率
用來做有用功那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比。
環(huán)境保護
1．內(nèi)能對環(huán)境的影響。
（1）廢氣污染（CO、SO、酸雨），
（2）噪聲污染。
2．保護環(huán)境，減小污染措施。
（1）改進燃燒設備，采取集中供熱，加裝消煙除塵裝置。
2）提高內(nèi)能的綜合利用率。
把直接燒煤、燃油改為燒其工業(yè)副產(chǎn)品；把內(nèi)能的一次利用變?yōu)槎啻卫茫ㄈ缬糜酂峁┡龋?br>（3）充分開發(fā)、利用污染小或無污染的能源（如太陽能等）。
考點突破
考點一 燃料的熱值
1.我市所有出租車已使用天然氣來代替燃油，某出租車在一段時間內(nèi)消耗了420g天然氣，若這些 天然氣完全燃燒，可放出熱量______J，這些熱量可使質(zhì)量為_____kg的水由20℃升高到100℃；天然氣燃燒時將_____能轉化為內(nèi)能．若天然氣用去一半，則剩余天然氣的熱值______（選填“變大”“變小”或“不變”）．[天然氣的熱值為4.4×107J/kg，水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃)]
【答案】1.848×107、55、化學、不變
【解析】消耗420g天燃氣釋放的熱量：Q=mq=0.42kg×4.4×107J/kg=1.848×107J；
由題知，Q吸=Q放=1.848×107J，
由Q吸=cm(t?t0)得加熱水的質(zhì)量：
天然氣燃燒時，天然氣的化學能轉化為內(nèi)能；
熱值是燃料的特性，天然氣用去一半，剩余天然氣種類不變，故熱值不變．
考點二 熱機的效率
2.汽車在一段平直公路上勻速行駛5km，消耗汽油1kg．已知汽車行駛時受到的牽引力為2300N，汽油的熱值為4.6×107J/kg求：
（1）消耗的汽油完全燃燒放出的熱量；
（2）汽車發(fā)動機的效率．
【答案】（1）汽油完全燃燒放出的熱量為4.6×107J．
（2）汽車發(fā)動機的效率為25%．
【解析】（1）汽油完全燃燒放出的熱量：．
（2）汽車牽引力做的功：
汽車發(fā)動機的效率：．
3.一輛廂式小貨車運貨，滿載后總質(zhì)量是5.0×103kg，在平直的公路上勻速行駛100km，耗油10kg，貨車受到的阻力是2000N，發(fā)動機的牽引功率是50KW.求：
（汽油的熱值取5.0×107J/kg，g取10N/kg）
（1）貨車勻速行駛的速度；
（2）10kg汽油完全燃燒放出的熱量；
（3）貨車發(fā)動機的效率．
【答案】（1）貨車勻速行駛的速度v=25m/s．
（2）10kg汽油完全燃燒放出的熱量為5.0×108J．
（3）貨車發(fā)動機的效率η=40%．
【解析】（1）汽車勻速行駛，則F=f=2000N，
由P=Fv可得．
（2）汽油燃燒放出的熱量：Q=mq=10kg×5.0×107J/kg=5.0×108J．
（3）牽引力做的功：W=Fs=2000N×1×105m=2×108J，
貨車發(fā)動機的效率：．
分層提分
題組A 基礎過關練
1. 兩臺汽油機，甲機的效率為35%，乙機的效率為35%，這兩個數(shù)據(jù)表示（ ）
A.甲機做的功比乙機的多
B.甲機的功率比乙機的大
C.在相同時間內(nèi)甲機消耗的汽油比乙機多
D.在消耗相同的汽油時，甲機做的有用功比乙機多
【答案】D
【解析】甲的效率大，表示在消耗相同的汽油時，甲機做的有用功比乙機多。
2. （多選） 在試管中裝適量的水，試管口用塞子塞住，用酒精燈對試管加熱，如圖所示。加熱一段時間后，塞子沖出去了，則（ ）

A.加熱過程中，酒精的化學能全部轉化為水的內(nèi)能
B.塞子沖出前，試管內(nèi)氣體壓強不斷增大
C.塞子沖出時，試管內(nèi)氣體溫度不變
D.塞子沖出時，塞子增加的機械能是由試管內(nèi)氣體內(nèi)能轉化
【答案】B,D
【解析】A.加熱過程中，酒精燃燒過程中有能量損失，化學能未全部轉化為水的內(nèi)能。
B.塞子沖出前，試管內(nèi)氣體壓強不斷增大。
C.塞子沖出時，試管內(nèi)氣體對外做功，內(nèi)能減小，溫度降低。
D.塞子沖出時，塞子增加的機械能是由試管內(nèi)氣體內(nèi)能轉化
3. 熱機的效率是熱機性能的一個重要指標．有一熱機，若一部分燃料完全燃燒時，放出的能量為，其中用來做有用功的那部分能量為，該熱機的效率是________．當汽油在發(fā)動機內(nèi)燃燒不充分時會冒“黑煙”，這時發(fā)動機的效率________（選填“升高”“不變”或“降低”），因此，汽車用到一定時間后要強制報廢．
【答案】37.% 降低
【解析】熱機效率
汽油發(fā)動機冒“黑煙”說明燃燒不充分，用來做有用功的能量占燃料完全燃燒放出的總能量的比值就小，所以效率降低．
題組B 能力提升練
4. “神舟十三號”飛船于2021年10月在酒泉發(fā)射基地發(fā)射，并獲得了圓滿成功．請你回答下列問題：
（1）火箭發(fā)射升空時，燃料燃燒將化學能轉化為燃氣的________能，再轉化為火箭的________能；火箭的燃料使用液態(tài)氫，主要是因為它的密度小且________大．
（2）飛船繞地球飛行時，當運動到地球的背面沒有太陽光照射時，飛船表面的溫度會急劇下降，內(nèi)能________，這是通過________的方式改變物體的內(nèi)能．
（3）飛船在軌道上從遠地點到近地點運行的過程中，飛船的________變?。ㄟx填“動能”“重力勢能”或“機械能”）
【答案】（1）內(nèi),機械,熱值（2）減少,熱傳遞
（3）重力勢能
【解析】略
題組C 培優(yōu)拔尖練
5. 為了實現(xiàn)節(jié)能減排，城市里很多出租車都換成了燃氣汽車，最常見的是壓縮天然氣汽車（將天然氣加壓后裝在汽車燃氣瓶內(nèi)作為燃料），若某出租車以壓縮天然氣為燃料，在平直的高速公路上以的速度勻速行駛了0.5h，發(fā)動機的功率恒為25kw，消耗的天燃氣的體積為4m3，已知天然氣的熱值為．求：
（1）假設4m3天然氣完全燃燒，放出的熱量是多少？
（2）發(fā)動機的牽引力是多大？
（3）發(fā)動機的效率是多少？
【答案】（1）假設4m3天然氣完全燃燒，放出的熱量是。
（2）發(fā)動機的牽引力是1000．
（3）發(fā)動機的效率是31.25%．
【解析】
解：（1）消耗的天然氣V=4m3，．
（2）功率，
，．
（3）已知功率，，
，
發(fā)動機效率．

6. 十一黃金周小芳同學一家駕車沿高速公路到某地旅游，路程為360km，所用時間為10h。假設轎車是勻速行駛，且受到的阻力為500N，用了20kg汽油。汽油的熱值為。求：
（1）汽車牽引力所做的功是多少？
（2）汽車發(fā)動機的功率是多少？
（3）汽油機的效率是多少？
【答案】（1） （2） （3）19.6%
【解析】（1）轎車勻速行駛時，牽引力等于受到的阻力，
轎車牽引力做的功為
（2）汽車發(fā)動機的功率是
（3）
汽油機的效率是19.6%

7. 改革開放以來，我國人民的生活水平不斷提高，汽車已成為多數(shù)人的代步工具，某品牌國產(chǎn)汽車以72km/h的速度在平直公路上勻速行駛100km，消耗了汽油6L，汽車發(fā)動機功率為12kw，已知：汽油的熱值為，汽油的密度為，求該汽車勻速行駛100km過程中：
（1）消耗汽油的質(zhì)量；
（2）發(fā)動機所做的功；
（3）發(fā)動機的效率（百分號前保留整數(shù)）．
【答案】（1）消耗汽油的質(zhì)量為4.2kg；
（2）發(fā)動機所做的功為；
（3）發(fā)動機的效率為31%．
【解析】
解：（1）消耗汽油的質(zhì)量：．
（2）汽車的行駛時間：，
發(fā)動機所做的功：．
（3）汽油完全燃燒放出的熱量：，
發(fā)動機的效率：．