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公益课堂第五讲
人教版九年级数学第十四章第二节《热机的效率》
工作室简介
刘立华数学名师工作室创立于2017年8月，是郑州市首批名师工作室之一，2020年6月工作室五年期满考评为唐山市优秀名师工作室，同年8月获准当选新一届潍坊市名师工作室，9月份即将启动运行。
刘立华数学名师工作室秉持“爱上数学”的教育理念，数学学可以十分精彩而美丽！只要我们能学会见到她，欣赏她的美，爱上她的美，她便无处不在，无时不在！我们要用对化学学的终生热爱感染每一位化学班主任并传达给每一位中学生：“我们走在路上，怀着甜美的春意，而且透过被数学学浸透的耳朵看待生活！”
2.名师课堂巧推动
31:04
34:48
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3.知识归纳巧总结
学因而用巧突破
一．选择题
1．煤焦是一种重要能源。为判定煤焦品质的好坏，最科学的方式是检验煤焦的（）
A．比热容B．密度C．热值D．气温
2．为了比较两种燃料的热值，小明采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验，下述说法正确的是（）
A．实验中须要保证两种燃料燃烧时间相同
B．通过调节铁环A的位置，使体温计处于适当的高度
C．将两烧瓶中的水换成比热容小的液体可以使实验现象更显著
D．如要进一步研究不同物质的放热能力，只需将其中一个烧瓶中的水换成等质量煤油
3．下述说法正确的是（）
A．冠状病毒的传播是扩散现象
B．虽然煤焦没有完全燃烧，其热值也不会改变
C．一个物体的内能降低了，一定是它吸收了热量
D．由于砂石的比热容比水小，所以吸收相同的热量，石料比水升温快
4．关于热机的效率，下述说法正确的是（）
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．通常情况下汽油机的效率比柴油机的高
C．热机的效率越高说明做功越快
D．热机损失的能量中，废水带走的能量较少，主要是因为机械磨擦损失的
5．甲、乙两种燃料完全燃烧放出的热量与其质量关系的图像如图所示，下述剖析正确的是（）
A．甲燃料的热值大于乙燃料的热值
B．使用甲燃料的热机做的有用功一定更多
C．完全燃烧相同质量的两种燃料，甲放出的热量更多
D．使用甲燃料的热机效率一定高，而且热机效率肯定大于100%
6．关于热机效率，下述说法正确的是（）
A．由于能量是守恒的，所以热机的效率可以达到100%B．采用热值高的燃料一定能提升热机的效率
C．效率越高的热机功率越大D．热机效率越高，它将内能转化为机械能的比列越大
7．如图所示为内燃机能量流向图。以下有关热机的相关知识说法正确的是（）
A．使燃料燃烧更充分，可以减小热值
B．该热机效率通常小于80%
C．减小该热机工作时间，热机效率并不会降低
D．（2）处应填“废气带走的能量”
8．下述有关热现象的说法中，正确的是（）
A．双缸四冲程内燃机的怠速为2400r/min，则每秒钟对外做功20次
B．产生灰霾天气的主要污染物PM2.5在空气中的运动属于分子的无规则运动
C．煤的热值小于干柴火的热值，所以烧煤放出的热量一定比烧干柴火放出的热量多
D．在使用实验室常用湿度计检测物体气温时，气温计可以离开被测物体读数
9．一台四冲程柴油机的飞轮怠速为2400r/min，这么该柴油机每秒完成做功冲程的个数是（）
A．20个B．40个C．80个D．120个
10．我国自主生产的“吉利金钢”小货车，底盘正常转速为1200转/分钟，转速指车辆不前进时底盘的怠速。则对于转速说法正确的是（）
A．底盘一秒钟完成20个工作循环B．底盘1分钟完成吸气冲程1200次
C．底盘一秒钟完成做功冲程10次D．底盘一秒钟共完成80个冲程
二．填空题
11．为了降低大气污染，可对稻壳进行回收加工，之后制成稻壳煤，完全燃烧2kg稻壳煤放出的热量完全被水吸收，可使的水水温有20℃升高到60℃．（已知q稻壳煤＝2.1×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）
12．如图所示是四冲程柴油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在冲程压缩（填名称）此过程的能量转化是；某效率为25%的柴油机在一个工作循环中消耗了4kg柴油，该柴油机对外做的机械功为．（柴油热值为4.6×107J/kg）。
13．柴油机的怠速为3000r/min，则1s内柴油机对外做功次，活塞往复运动次。
四．估算题
14．天然气作为燃料其优点有热值高、污染小，福安各新村均铺装有天然喉管道。你晓得完全燃烧0.的天然气能放出多少焦的热量吗？若这种热量完全被水吸收，能使2千克的水水温下降多少摄氏度？【水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值取q＝4×107J/m3）】
15．学习力学知识后，两位朋友设计了一个测定液化气热值的实验，取500g水倒入锅中，用体温计测得水的初始气温为20℃，读出液化气表的示数为12.563m3，之后用液化气给水加热当体温计的示数为80℃时，液化气表的示数为12.560m3【c＝4.2×103J/（kg•℃）】
（1）实验过程中水吸收的热量Q。
（2）理想状况下可求得液化气的热值为多少？
（3）但实际上借助该方式测得的液化气的热值是偏小的，为何？
答案与解析
1.【答案】C
【解析】热值是燃料的一种特点，单位质量的煤完全燃烧时所释放出的热量越大，说明该煤的热值越大，即是优质煤焦，故C正确。
选C。
2．【答案】C
【解析】
A、实验中采用的是控制变量法，须要控制两种燃料的质量相同，但是全部燃烧，不须要控制燃烧时间相同，故A错误；
B、实验中通过调节铁环B的位置，使体温计处于适当的高度，故B错误；
C、将两烧瓶中的水换成比热容小的液体，在吸收相同热量时，比热容越小，气温变化越大，可以使实验现象更显著，故C正确；
D、如要进一步研究不同物质的放热能力，实验中须要用相同的热源加热，即用相同的燃料进行加热，还须要将其中一个烧瓶中的水换成等质量的煤油，故D错误。
选C。
3．【答案】B
【解析】
A．新冠病毒属于微生物，它通过飞沫传播是微生物所做的机械运动，不是分子的运动，不属于扩散现象，故A错误；
B．热值是燃料的一种特点，其大小只与燃料的种类有关，与燃料是否燃烧无关，故B正确；
C．一个物体的内能降低可能是吸收了热量，也可能是外界对此物体做功，故C错误；
D．由于砂石的比热容比水小，所以相同质量的石料和水吸收相同的热量，石料比水升温快，故D错误。
选B。
4．【答案】B
【解析】
A．热机的效率越高，做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，做功较多，故A错误。
B．通常情况下汽油机的效率比柴油机的高，多用在轻型机器上，故B正确；
C．热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的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化学量，两者之间没有必然联系，故C错误；
D．按照内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废水带走的能量较多，故D错误。
选B。
5．【答案】C
【解析】
A、由图可知，取相同质量时，Q甲＞Q乙，按照q＝可知，q甲＞q乙，即甲燃料的热值小于乙燃料的热值，故A错误；
BD、甲燃料的热值大，由Q放＝mq可知，完全燃烧相同质量的甲燃料和其它燃料相比，甲放出的热量多，但使用甲燃料的热机做的有用功不一定多；使用甲燃料的热机做的有用功与燃料完全燃烧放出的热量之比不一定大，使用甲燃料的热机效率不一定高（热机效率肯定大于100%是正确的），故BD错误；
C、甲燃料的热值小于乙燃料的热值，由Q放＝mq可知，完全燃烧相同质量的甲、乙燃料，甲放出的热量小于乙燃料，故C正确；
选C。
6．【答案】D
【解析】
A、热机在工作时，不可防止的有能量损失，所以效率不可能抵达100%，故A错误；
B、选用热值高的燃料，其借助率不一定高，所以不一定能提升热机的效率，故B错误；
C、热机的效率与热机功率无关热机的效率公式变形公式，两者是两个不同的概念，故C错误；
D、热机效率越高，热机拿来做有用功的能量与燃料完全燃烧形成的能量之比，比值越大，内能转化为机械能的比列越大，故D正确。
选D。
7．【答案】C
【解析】
A、热值是燃料的一种特点，只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，故A错误；
B、由图知该热机有用的机械能占不到总能量的一半，所以该热机效率通常在40%左右，不可能小于80%，故B错误；
C、增加热机的工作时间，并不能降低热量的损失，所以热机效率并不会降低，故C正确；
D、在热机的能量损失中，废水带走了大部份的热量，所以由图知（3）处应填“废气带走的能量”，故D错误。
选C。
8．【答案】A
【解析】A、飞轮怠速为2400r/min＝40r/s，也就是1s飞轮转动40r，飞轮转动40r，煤气对外做功20次，故A正确；
B、PM2.5是微小物体，是微小物体漂浮在空气中，不是分子，不能说分子无规则运动，故B错误；
C、燃料燃烧放出热量的多少除了与燃料的热值大小有关，还与燃料的质量以及燃烧程度有关，热值大的燃料燃烧放出的热量不一定多，故C错误；
D、使用体温计检测液体的气温，读数时玻璃泡要继续留在被测液体中，故D错误。
选A。
9．【答案】A
【解析】汽油机的怠速为2400r/min，说明1s内柴油机连杆的转动次数为＝40．一个工作循环中，凸轮转动两周，完成4个冲程，1s内凸轮转动40次，所以完成做功20个冲程。
选A。
10．【答案】C
【解析】
ACD、发动机飞轮怠速是1200r/min＝20r/s，表示每秒飞轮转动20圈，
由于热机完成一个工作循环，要经过4个冲程热机的效率公式变形公式，煤气对外做功1次，飞轮转动2周；
所以，底盘一秒钟完成10个工作循环，完成40个冲程，对外做功10次，故AD错误，C正确；
B、发动机每秒完成10个工作循环，则1分钟完成600个工作循环，即完成的吸气冲程为600次，故B错误。
选C。
二．填空题
11．【答案】250
【解析】完全燃烧2kg稻壳煤可放出的热量：
Q放＝m稻壳煤q＝2kg×2.1×107J/kg＝4.2×107J。
由题意可知，水吸收的热量为：Q吸＝Q放＝4.2×107J，
由Q吸＝cm△t可得水的质量：
m＝＝＝250kg。
12．【答案】压缩机械能转化为内能4.6×107
【解析】
（1）按照题中的图可看出，柴油机的进气门和排气门都关掉，活塞自上向上运动，由此可知图是压缩冲程；压缩过程中，机械能转化内能；
（2）柴油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝4kg×4.6×107J/kg＝1.84×108J；
输出的机械能为：E＝ηQ放＝25%×1.84×108J＝4.6×107J。
13．【答案】2550
【解析】
柴油机怠速为3000r/min＝50r/s，说明1s飞轮转过50r，
由于飞轮转2r，活塞往复运动2次，对外做功1次，
所以，飞轮转50r，活塞往复运动50次，对外做功25次。
四．估算题
14．【答案】完全燃烧0.的天然气放出4.2×105J的热量；若这种热量完全被水吸收，能使2kg的水水温下降50℃。
【解析】（1）完全燃烧0.的天然气放出的热量：
Q＝Vq＝0.×4×107J/m3＝4.2×105J；
（2）由Q吸＝cm△t可得，这种热量完全被水吸收后水的气温下降：
△t＝＝＝50℃。
答：完全燃烧0.的天然气放出4.2×105J的热量；若这种热量完全被水吸收，能使2kg的水水温下降50℃。
15．【答案】（1）在此过程中水吸收的热量为1.26×105J；
（2）这次实验测得液化气的热值为4.2×107J/m3；
（3）燃料放出的热量不可能全部被水吸收，有热量的散失。
【解析】
（1）已知水的质量m＝500g＝0.5kg，△t＝80℃﹣20℃＝60℃，
水吸收的热量：Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×60℃＝1.26×105J；
（2）消耗液化气的容积：V＝0.003m3。
液化气完全燃烧放出的热量：Q放＝Q＝1.26×105J，
热值：q＝＝＝4.2×107J/m3；
（3）在加热的过程中，燃料放出的热量不可能全部被水吸收，有热量的散失，所以致使检测的热值偏小。
答：（1）在此过程中水吸收的热量为1.26×105J；
（2）这次实验测得液化气的热值为4.2×107J/m3；
（3）燃料放出的热量不可能全部被水吸收，有热量的散失。