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5. 甲、乙两台柴油机做同样多的有用功，甲柴油机消耗柴油3 kg，乙柴油机消耗柴油4 kg，则两台柴油机效率较高的是（选填“甲”或“乙”）。
答案
甲
解析
【分析】首先明确柴油机的效率定义：热机效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$，其中燃料完全燃烧放出的热量$Q_{放}=mq$（$q$为燃料的热值，同种燃料的热值$q$相同）。题目中甲乙两台柴油机做的有用功$W_{有用}$相同，甲消耗柴油的质量更小，说明甲消耗的柴油完全燃烧放出的总热量$Q_{放}$更少，根据效率公式，当有用功相同时，总热量越小，热机效率越高，据此可判断效率较高的柴油机。
【解析】热机效率的计算公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$，燃料完全燃烧放出的热量$Q_{放}=mq$（$q$为柴油的热值，甲乙使用同种柴油，$q$一致）。已知甲乙做的有用功$W_{有用}$相同，甲消耗柴油质量$m_甲=3\ \mathrm{kg}$，乙消耗$m_乙=4\ \mathrm{kg}$，因此$Q_{放甲}=m_甲q$，$Q_{放乙}=m_乙q$，可得$Q_{放甲}＜Q_{放乙}$。代入效率公式，$\eta_甲=\frac{W_{有用}}{Q_{放甲}}$，$\eta_乙=\frac{W_{有用}}{Q_{放乙}}$，由于$W_{有用}$相同，$Q_{放}$越小则$\eta$越大，故$\eta_甲＞\eta_乙$，效率较高的是甲。
【答案】甲
【知识点】热机效率、燃料热值
【点评】本题考查热机效率的基本概念，解题核心是理解热机效率的计算公式，结合题目中“有用功相同”的条件，通过比较消耗燃料的质量判断总热量，进而推导效率高低，属于基础概念应用类题目。
【难度系数】0.6
【解析】热机效率的计算公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$，燃料完全燃烧放出的热量$Q_{放}=mq$（$q$为柴油的热值，甲乙使用同种柴油，$q$一致）。已知甲乙做的有用功$W_{有用}$相同，甲消耗柴油质量$m_甲=3\ \mathrm{kg}$，乙消耗$m_乙=4\ \mathrm{kg}$，因此$Q_{放甲}=m_甲q$，$Q_{放乙}=m_乙q$，可得$Q_{放甲}＜Q_{放乙}$。代入效率公式，$\eta_甲=\frac{W_{有用}}{Q_{放甲}}$，$\eta_乙=\frac{W_{有用}}{Q_{放乙}}$，由于$W_{有用}$相同，$Q_{放}$越小则$\eta$越大，故$\eta_甲＞\eta_乙$，效率较高的是甲。
【答案】甲
【知识点】热机效率、燃料热值
【点评】本题考查热机效率的基本概念，解题核心是理解热机效率的计算公式，结合题目中“有用功相同”的条件，通过比较消耗燃料的质量判断总热量，进而推导效率高低，属于基础概念应用类题目。
【难度系数】0.6
6. 在煤炭市场中，少数不法商贩将矸石粉碎后掺在优质煤中销售。矸石颜色多为黑灰色，质地坚硬，不易燃烧。为了避免上当，最恰当的方法是检测煤炭的（）。
A.热量
B.热值
C.内能
D.密度
A.热量
B.热值
C.内能
D.密度
答案
B
解析
【分析】本题需结合燃料的核心性能，区分各物理量的适用场景解题。优质煤与掺矸石煤的核心差异是燃烧放热能力，需逐一分析选项对应的物理量：热量是过程量，无法描述燃料本身属性；内能受多种因素影响，不是燃料品质的核心指标；密度不是燃料的关键性能；而热值是衡量燃料燃烧放热能力的物理量，掺矸石会降低煤的热值，因此检测热值最恰当。
【解析】对各选项逐一分析：
1. 选项A：热量是热传递过程中转移的能量，属于过程量，不能描述燃料本身的固有属性，无法作为检测指标，排除；
2. 选项B：热值是单位质量燃料完全燃烧时释放的热量，是衡量燃料燃烧放热能力的核心物理量。优质煤热值高，掺不易燃烧的矸石后，整体热值会显著降低，检测热值可有效区分，符合题意；
3. 选项C：内能是物体内部所有分子热运动动能与分子势能的总和，大小受质量、温度等多种因素影响，不是区分燃料品质的恰当指标，排除；
4. 选项D：密度是物质的特性，但掺少量矸石时密度变化可能不明显，且密度并非燃料作为能源的核心性能，排除。
综上，答案为B。
【答案】B
【知识点】热值、物质的物理属性
【点评】本题结合生活实际考查热值概念的应用，需明确燃料的核心性能是热值，能正确区分各物理量的适用场景，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】对各选项逐一分析：
1. 选项A：热量是热传递过程中转移的能量，属于过程量，不能描述燃料本身的固有属性，无法作为检测指标，排除；
2. 选项B：热值是单位质量燃料完全燃烧时释放的热量，是衡量燃料燃烧放热能力的核心物理量。优质煤热值高，掺不易燃烧的矸石后，整体热值会显著降低，检测热值可有效区分，符合题意；
3. 选项C：内能是物体内部所有分子热运动动能与分子势能的总和，大小受质量、温度等多种因素影响，不是区分燃料品质的恰当指标，排除；
4. 选项D：密度是物质的特性，但掺少量矸石时密度变化可能不明显，且密度并非燃料作为能源的核心性能，排除。
综上，答案为B。
【答案】B
【知识点】热值、物质的物理属性
【点评】本题结合生活实际考查热值概念的应用，需明确燃料的核心性能是热值，能正确区分各物理量的适用场景，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】0.6
7. 某内燃机工作时的能量流向如图所示，该内燃机的效率为（）。
A.25％
B.35％
C.40％
D.75％
A.25％
B.35％
C.40％
D.75％
答案
B
解析
【分析】首先明确内燃机效率的定义：内燃机的效率是指用来做有用功的能量（即有用机械能）与燃料完全燃烧放出的总能量的比值。解题时，先确定总能量为100%，再减去能量损失的部分（废气带走的能量、机械自身消耗的能量），剩下的就是有用能量，进而计算效率。
【解析】内燃机的总能量为燃料完全燃烧放出的热量，占比100%；能量损失包括废气带走的40%和机械自身消耗的25%，因此有用机械能的占比（即内燃机效率）为：100% - 40% - 25% = 35%。
【答案】B
【知识点】热机效率
【点评】本题考查热机效率的计算，属于基础题，核心是理解热机效率为有用能量与总能量的比值，通过总能量减去各类损失能量即可快速得出结果。
【难度系数】0.7
【解析】内燃机的总能量为燃料完全燃烧放出的热量，占比100%；能量损失包括废气带走的40%和机械自身消耗的25%，因此有用机械能的占比（即内燃机效率）为：100% - 40% - 25% = 35%。
【答案】B
【知识点】热机效率
【点评】本题考查热机效率的计算，属于基础题，核心是理解热机效率为有用能量与总能量的比值，通过总能量减去各类损失能量即可快速得出结果。
【难度系数】0.7
8. 一般来说，柴油机的效率高于汽油机的效率，这表明（）。
A.柴油机做功多
B.柴油机做功快
C.柴油机消耗柴油少
D.柴油机转化的机械能占燃料完全燃烧放出的热量的比例大
A.柴油机做功多
B.柴油机做功快
C.柴油机消耗柴油少
D.柴油机转化的机械能占燃料完全燃烧放出的热量的比例大
答案
D
解析
【分析】首先明确热机效率的定义：热机效率是指热机转化的机械能（有用功对应的能量）与燃料完全燃烧放出热量的比值。接下来逐一分析选项：A选项，做功多少由有用功和燃料总放热量共同决定，效率高不代表做功多；B选项，做功快是功率的物理意义，功率与效率是不同物理量，二者无关；C选项，消耗柴油多少未结合有用功前提，效率高仅在做相同有用功时才更省油；D选项符合热机效率的定义，即转化的机械能占燃料完全燃烧放热的比例大，因此正确。
【解析】热机效率公式为η=W有用/Q放（W有用为转化的机械能，Q放为燃料完全燃烧放热）。对选项分析如下：
1. 选项A：做功总量取决于W有用和Q放，效率高仅表示W有用占Q放的比例大，不代表做功多，错误；
2. 选项B：做功快慢由功率表示，功率是做功的快慢，与能量利用率（效率）无关，错误；
3. 选项C：消耗柴油多少需结合有用功，未说明做相同有用功的前提，无法得出效率高就消耗柴油少，错误；
4. 选项D：符合热机效率的定义，即柴油机转化的机械能占燃料完全燃烧放出热量的比例更大，因此效率更高，正确。
【答案】D
【知识点】热机效率、功率与效率的区别
【点评】本题考查热机效率的核心概念，需准确区分效率与做功多少、功率的不同，避免概念混淆，属于基础概念辨析题。
【难度系数】0.3
【解析】热机效率公式为η=W有用/Q放（W有用为转化的机械能，Q放为燃料完全燃烧放热）。对选项分析如下：
1. 选项A：做功总量取决于W有用和Q放，效率高仅表示W有用占Q放的比例大，不代表做功多，错误；
2. 选项B：做功快慢由功率表示，功率是做功的快慢，与能量利用率（效率）无关，错误；
3. 选项C：消耗柴油多少需结合有用功，未说明做相同有用功的前提，无法得出效率高就消耗柴油少，错误；
4. 选项D：符合热机效率的定义，即柴油机转化的机械能占燃料完全燃烧放出热量的比例更大，因此效率更高，正确。
【答案】D
【知识点】热机效率、功率与效率的区别
【点评】本题考查热机效率的核心概念，需准确区分效率与做功多少、功率的不同，避免概念混淆，属于基础概念辨析题。
【难度系数】0.3
9. 对于热值和热量，下列说法正确的是（）。
A.热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比
B.燃料燃烧不充分时，部分能量将被浪费掉，热值将减小
C.燃料燃烧时，放出的热量越多，燃料的热值越大
D.某种燃料的热值大小与是否充分燃烧无关
A.热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比
B.燃料燃烧不充分时，部分能量将被浪费掉，热值将减小
C.燃料燃烧时，放出的热量越多，燃料的热值越大
D.某种燃料的热值大小与是否充分燃烧无关
答案
D
解析
【分析】
要解决这道题，首先需明确热值的定义：热值是燃料本身的一种固有特性，仅由燃料的种类决定，与燃料的质量、是否完全燃烧、燃烧放出的热量多少均无关。接下来逐个分析选项，判断每个说法是否符合热值的特性。
【解析】
热值是燃料的固有属性，只与燃料的种类有关，与燃烧是否充分、放出热量的多少无关。
选项A：热值与燃料完全燃烧放出的热量无关，不能说成正比，A错误；
选项B：燃料燃烧不充分时，热值不会改变，热值与是否充分燃烧无关，B错误；
选项C：热值与燃烧放出的热量多少无关，不能说放出热量多热值就大，C错误；
选项D：某种燃料的热值大小仅由自身种类决定，与是否充分燃烧无关，D正确。
【答案】
D
【知识点】
热值的概念、热量与热值的区别
【点评】
本题考查对热值特性的理解，属于热学基础概念题，核心是区分热值（燃料固有属性）和燃烧放出的热量，需准确掌握热值的决定因素，避免将两者混淆。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，首先需明确热值的定义：热值是燃料本身的一种固有特性，仅由燃料的种类决定，与燃料的质量、是否完全燃烧、燃烧放出的热量多少均无关。接下来逐个分析选项，判断每个说法是否符合热值的特性。
【解析】
热值是燃料的固有属性，只与燃料的种类有关，与燃烧是否充分、放出热量的多少无关。
选项A：热值与燃料完全燃烧放出的热量无关，不能说成正比，A错误；
选项B：燃料燃烧不充分时，热值不会改变，热值与是否充分燃烧无关，B错误；
选项C：热值与燃烧放出的热量多少无关，不能说放出热量多热值就大，C错误；
选项D：某种燃料的热值大小仅由自身种类决定，与是否充分燃烧无关，D正确。
【答案】
D
【知识点】
热值的概念、热量与热值的区别
【点评】
本题考查对热值特性的理解，属于热学基础概念题，核心是区分热值（燃料固有属性）和燃烧放出的热量，需准确掌握热值的决定因素，避免将两者混淆。
【难度系数】
0.5
10. 为了节约能源，需要提高热机的效率。下列措施不能提高热机效率的是（）。
A.让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
B.在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少能量的损失
C.尽量减少热机内部各部件间的摩擦
D.尽量增加热机的工作时间
A.让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
B.在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少能量的损失
C.尽量减少热机内部各部件间的摩擦
D.尽量增加热机的工作时间
答案
ABC
11. 一台汽油机的效率为25%，则它消耗2 kg汽油可以做多少有用功？已知汽油的热值为$4.6× 10^{7}\ \mathrm{J/kg}$。
答案
已知：η=25%，m=2kg，q=4.6×10⁷J/kg。
求：W有。
解：Q放=mq=2kg×4.6×10⁷J/kg=9.2×10⁷J。
由η=W有/Q放得，W有=ηQ放=25%×9.2×10⁷J=2.3×10⁷J。
答：可以做的有用功为2.3×10⁷J。
求：W有。
解：Q放=mq=2kg×4.6×10⁷J/kg=9.2×10⁷J。
由η=W有/Q放得，W有=ηQ放=25%×9.2×10⁷J=2.3×10⁷J。
答：可以做的有用功为2.3×10⁷J。
解析
【分析】
要解决该问题，需利用热机效率的核心公式：热机效率η是有用功W有与燃料完全燃烧放出的总热量Q放的比值，即η=W有/Q放。解题时先根据热值公式计算汽油完全燃烧放出的总热量Q放，再通过效率公式变形求出有用功W有。
【解析】
已知：汽油机效率η=25%，汽油质量m=2kg，汽油热值q=4.6×10⁷J/kg。
求：有用功W有。
解：1. 计算2kg汽油完全燃烧放出的总热量：
Q放 = mq = 2kg × 4.6×10⁷J/kg = 9.2×10⁷J；
2. 根据热机效率公式η=W有/Q放，变形得有用功：
W有 = ηQ放 = 25% × 9.2×10⁷J = 2.3×10⁷J；
答：可以做的有用功为2.3×10⁷J。
【答案】
2.3×10⁷J
【知识点】
热机效率、热值计算
【点评】
本题考查热机效率的基础应用，核心是掌握效率公式的变形及热值的计算，属于常规基础计算题，侧重公式的灵活运用。
【难度系数】
0.6
要解决该问题，需利用热机效率的核心公式：热机效率η是有用功W有与燃料完全燃烧放出的总热量Q放的比值，即η=W有/Q放。解题时先根据热值公式计算汽油完全燃烧放出的总热量Q放，再通过效率公式变形求出有用功W有。
【解析】
已知：汽油机效率η=25%，汽油质量m=2kg，汽油热值q=4.6×10⁷J/kg。
求：有用功W有。
解：1. 计算2kg汽油完全燃烧放出的总热量：
Q放 = mq = 2kg × 4.6×10⁷J/kg = 9.2×10⁷J；
2. 根据热机效率公式η=W有/Q放，变形得有用功：
W有 = ηQ放 = 25% × 9.2×10⁷J = 2.3×10⁷J；
答：可以做的有用功为2.3×10⁷J。
【答案】
2.3×10⁷J
【知识点】
热机效率、热值计算
【点评】
本题考查热机效率的基础应用，核心是掌握效率公式的变形及热值的计算，属于常规基础计算题，侧重公式的灵活运用。
【难度系数】
0.6
