中考物理考点专题训练：专题04 热机的效率（含解析）

专题04热机的效率1．炉子的效率：（1）定义：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。（2）公式：η=Q有效/Q总=cm(t-t0)/qm′2．热机的效率：（1）定义：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。（2）公式：η=W有用／Q总。（3）意义：热机效率是反映热机工作时，燃料利用率的物理量。（4）由于热机工作时，不可避免的要有能量损失，所以热机效率总小于1。（5）提高热机效率的主要途径：①使燃料充分燃烧；②尽量减少各种损失；③在热机的时间和制造上，采用先进的技术；④保证良好的润滑，较小摩擦阻力。典型例题【哈尔滨市南岗区2014年中考调研测试（一）物理试卷】给汽车加油时，会闻到汽油味，这是______________现象．当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率________（填“升高”、“不变”、“降低”）．解析：给汽车加油时，会闻到汽油味，这是由于汽油分子在不停的做无规则运动造成的，这是扩散现象。汽油在发动机内燃烧不充分时冒黑烟，放出的热量就会减少，这样发动机所做的有用功就会减少，机械效率就会降低。答案：扩散降低针对练习1【江苏省南京市鼓楼区2014年中考二模】用两个玻璃杯做“棉纱滴水实验”如图（a）、（b）示，过一段时间杯中棉纱末端有水滴出；右图是某品牌小轿车的能流图，能量转化效率为，用图中损失的化学能计算，可使汽车水箱内质量为40㎏的水温度升高℃。[水的比热容为4.2×103J/（㎏·℃）]针对练习2【江苏省江阴市澄东片2014届中考二模物理试题】工地上有一大型汽吊，把100t建筑材料从地面吊到15m高处，汽车吊做的有用功为J．在这过程中，汽吊消耗柴油的质量为2.0kg，则完全燃烧2.0kg柴油释放的内能为J，该过程中汽车吊的效率为%．（柴油的热值为q=4.3×107J/kg，取g=10N/kg）2、1.5×107；8.6×107；17.4解析：由功的公式W=FS=GS=mgS=100000kg×10N/kg×15m=1.5×107J；Q放=mq=2.0kg×4.3×107J/kg=8.6×107J；000077004.17100106.8105.1100JJQW放。针对练习3【广东省揭阳市揭西县2013-2014学年度第一学期期末质量检测】某锅炉用1.0t煤可烧开水20t（进锅水温20°），请计算该锅炉的热效率。（煤的热值2.9×107J/kg）。3、23.2%解析：1.0t煤完全燃烧释放的热量为：37101.0102.910/2.910QqmkgJkgJ放煤煤；20t的水从20℃升高到100℃需要吸收的热量为：3390()4.210/()2010(10020)6.7210QcmttJkgkg吸水水℃℃℃；所以此锅炉的热效率为：9106.7210100%100%23.2%2.910QJQJ吸放。1、【江苏省泰州中学附属初级中学2014届九年级3月月考物理试题】汽车发动机一般是柴油机或汽油机，它把燃料燃烧放出的________能转化为机械能，完全燃烧0.1kg的汽油能够获得_______J的能量；（汽油的热值为4.6×107J/kg）汽车发动机常用循环流动的水来帮助它散热，主要是利用了水的__________较大的特点。小明同学阅读了汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示的图表，请根据给出的信息，计算该内燃机的效率为。1、内；64.610；比热容；30%解析：热机的原理是内能转化成机械能；0.1kg的汽油完全燃烧所放出的热量为：76=0.14.610/4.610QmqkgJkgJ放；由于水的比热容较大，升高相同的温度时，水吸收的热量较多，所以用水做发动机的冷却剂；图示内燃机的效率为：133%30%7%30%。2、【江苏省泰州市汪群初级中学2014届九年级下学期学情检测】（6分）某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），无烟煤的热值是3.4×l07J/kg。求：（1）锅炉内的水吸收的热量是多少?（2）无烟煤完全燃烧放出的热量是多少?（3）此锅炉的效率是多少?3、【天津市武清区2014年中考一模物理试卷】(6分)小雨同学家买了一台新的某品牌电磁炉，她想测一下这台电磁炉的实际功率，做了如下研究：用它把2kg温度为25℃的水，加热到75℃，用时5min。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]求：（1）加热过程中，水吸收的热量是多少？（2）如果加热过程中有70%的热量被水吸收，则此电磁炉的实际功率是多少？3、(1)4.2×105J；(2)2000W解析：（1）503=()4.210/2(7525)4.21·0QcmttkkgJJg吸℃℃℃（2）554.21061070%70%QJWJ吸56102000300WJPWts4、【江苏省东台市南沈灶镇中学2015届九年级上学期第一次学情检测】（6分）用锅炉将200kg水从20℃加热到100℃，消耗了6kg无烟煤。已知水的比热容是4.2×103J/(kg.℃)，无烟煤的热值是3.4×103J/kg。求：（1）锅炉内的水吸收的热量。（2）无烟煤完全燃烧放出的热量。（3）锅炉烧水时的热效率为多少。1.【湖北省宜昌市2015年初中毕业生学业考试】为节约能源，需提高热机的效率，下列措施不能提高效率的是A尽量使燃料充分燃烧B尽量减少热机部件间的摩擦C尽量减少废气带走的热量D尽量增加热机的工作时间1.D解析：热机效率是热机工作时有用能量与燃料完全燃烧放出的热量之比。减少热量损失可以提高热机的效率，所以尽量使燃料充分燃烧，减少热机部件间的摩擦所损耗的热量，尽量减少废气带走的热量，可以减少热量损失提高效率，故A、B、C都能提高效率，不符合题意。D、尽量增加热机的工作时间不会改变有用能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，D为答案。2.【福建省厦门市2015年中考物理试题】下列关于热值和热机效率的描述，正确的是A．使燃料燃烧更充分，可以增大热值B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率C．燃料燃烧释放的热量越大，热值越大D．热值和热机效率都是定值，与外界条件无关3、【湖北省十堰市2015年初中毕业生学业考试】如图是某内燃机能量流向图，该内燃机的热机效率是：A.25%B.40%C.75%D.35%3.D解析：内燃机的效率是用来做有用功的那部分能量占总能量的比例，所以热机的效率为100%-25%-40%=35%；故应选D。4.【贵州省黔东南州2014年中考物理试卷】如图所示为汽油机工作过程中某一冲程的示意图，此图是冲程，有一种单缸汽油机在原有四冲程的基础上增加两个冲程，成为六冲程汽油机，也就是在原有四冲程汽油机完成排气冲程后向气缸内喷水，水在气缸内气化成水蒸气，水蒸气膨胀对外做功，这种汽油机一个工作循环有六个冲程，做功次，这种汽油机这样设计的目的是．4、压缩；2；提高热机的效率（节约能源）解析：四冲程汽油机的一个工作循环由依次有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程组成，由图知：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，故是压缩冲程；六冲程汽油机，是为了充分利用了汽油机工作后的余热，多了一个水蒸气对外膨胀做功的过程，因此六冲程中共做功两次，因为是利用排气冲程后的余热所以大大的提高了热机的效率，节约了能源。5、【江苏省苏州市2014年初中毕业暨升学考试试卷】（6分）燃气灶烧水时，把质量为2kg、初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了0.02m3天然气（假设天然气完全燃烧）．已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为8.4×l07J/m3.求：（1）水吸收的热量；（2）天然气完全燃烧放出的热量；（3）燃气灶烧水时的效率．5、（1）6.72×105J（2）1.68×106J（3）40%解析：（1）水吸收的热量JkgJtQ531072.680kg2)/(102.4cm℃℃吸。（2）天然气完全燃烧放出的热量73368.410J/m0.02m=1.6810JQqV放。（3）燃气灶烧水时的效率%401068.11072.665JJQQ放吸。6、【江西省南昌市2014年初中毕业暨中等学校招生考试】某汽车的最低耗油可达0.2kg/（kW·h）。最低耗油是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量。（温馨提示：0.2Kg/（kW·h）表示获得1kW·h的能量需要消耗0.2kg的汽油）。已知汽油的热值为4.6×107J/kg，请你通过这些数据写出判断该汽车发动机最高效率的办法。7、【江西省2014年中考物理试卷】莲莲家的汽车尾部上标有“2.0T”的字样，其中“T”就是“涡轮增压”，是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高发动机效率和减少废气污染的目的．这辆汽车的最低油耗可达0.2kg/（kW•h），已知汽油的热值为4.6×107J/kg．（温馨提示：最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量；0.2kg/（kW•h）表示获得1kW•h能量消耗0.2kg汽油）．求：（1）0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量为多少？（2）该汽车发动机的效率最高可达多少？（结果保留整数）7、（1）9.2×106J（2）39%解析：燃料燃烧放出的热量可以利用Q=mq进行计算。m就是燃料的质量，q是指热值。0.2kg汽油完全燃烧放出的热量为Q放=m汽q=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J根据油耗0.2kg/（kW•h）可知，获得1kW•h的能量需要燃料燃烧放出9.2×106J的热量获得有用的能量W=1kW•h=3.6×106J，发动机的效率为%39%100102.9106.3%10066JJQW放。8.【2015年安徽省初中毕业学业考试物理试题】某家庭用燃气热水器将质量为100kg、温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m3（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为3.2×107J/m3.求：（1）天然气完全燃烧放出的热量；（2）水吸收的热量；（3）该热水器工作时的效率。9.【福建省福州市2015年中考物理试题】小华用一电磁炉将质量为1kg的水【c水=4.2×l03J/（kg．℃）】从20℃加热到30℃，水吸收的热量是多少J，若不计热损失，加热时间为35s，则该电磁炉的实际功率是多少W？9.4.2×1041200解析：水吸收的热量Q=cm△t=4.2×103J／（kg·℃）×1kg×（30℃-20℃）=4.2×104J；电磁炉的实际功率为P=W/t=4.2×104J/35s=1200W.10.【云南省昆明市2015年中考物理试题】（10分）木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料，对它们取不同质量进行完全燃烧，得到了下表的数据：燃料的质量/g100200300400燃料完全燃烧放出的热量Q木柴／J1.3×1062.6×1063.9×1065.2×106Q焦炭／J3.0×1066.0×1069.0×10612.0×106Q木炭/J3.4×1066.8×10610.2×10613.6×106（1）从表中的数据可以得到，相同质量的不同燃料，它们完全燃烧所释放的热量是____的；对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越____。（2）从表中的数据还可以看出，对于同一种燃料，和的比值是不变的，这个不变的比值，反映了燃料本身的一种性质，物理学中把它称之为____，它是用来描述燃料完全燃烧时，释放热量能力大小的物理量。（3）完全燃烧0.01m3的天然气放出的热量是________J；如果这些热量完全用于加热水，可使_____kg的水温度升高10℃；实际加热这些水所燃烧