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1.汽油在汽油机的气缸中燃烧不充分会产生积炭,影响汽油机性能。在汽油机维护保养后,其效率会提高。
(1)保养后汽油燃烧会更加充分,其热值
(2)2 kg 的汽油完全燃烧放出的热量$E_1=$
(3)如图是该汽油机保养前后的相关参数的柱状图,保养后的是
■燃料完全燃烧释放的热量 输出有用的机械能
(1)保养后汽油燃烧会更加充分,其热值
不变
(填“变大”“变小”或“不变”)。(2)2 kg 的汽油完全燃烧放出的热量$E_1=$
$9.2×10^7$
J。汽油机燃烧2 kg汽油后,实际放出的热量$E_2=6.9×10^7$ J,输出有用的机械能$E_3=2.76×10^7$ J,则汽油机的效率为30%
。(已知$q_{汽油}=4.6×10^7$ J/kg)(3)如图是该汽油机保养前后的相关参数的柱状图,保养后的是
甲
(填“甲”或“乙”)。■燃料完全燃烧释放的热量 输出有用的机械能
答案
1.(1)不变$ (2)9.2×10^7 30% (3)$甲
解析
【分析】
首先明确热值是燃料的固有属性，与燃烧是否充分无关；计算汽油完全燃烧放出的热量需用公式$Q_{放}=mq$；汽油机效率是有用机械能与燃料完全燃烧放出热量的比值；柱状图中，相同总热量下有用机械能占比越高，热机效率越高，对应保养后效率提升的汽油机。
【解析】
(1) 热值是燃料的特性，仅与燃料种类有关，与燃烧是否充分无关，因此汽油燃烧充分时热值不变。
(2) 2 kg汽油完全燃烧放出的热量：$E_1 = mq_{汽油}=2\ \mathrm{kg}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=9.2×10^7\ \mathrm{J}$；汽油机的效率：$\eta=\frac{E_3}{E_2}×100\%=\frac{2.76×10^7\ \mathrm{J}}{6.9×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=30\%$。
(3) 汽油机效率是有用机械能与燃料总释放热量的比值，由柱状图可知，甲的有用机械能占总热量的比例更高，效率更高，而保养后汽油机效率提高，因此保养后的是甲。
【答案】
(1)不变；(2)$9.2×10^7$；30%；(3)甲
【知识点】
热值、热量计算、热机效率
【点评】
本题考查热值的特性、热机相关的热量与效率计算，结合图像分析热机效率是关键，需牢记相关公式和概念，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5
首先明确热值是燃料的固有属性，与燃烧是否充分无关；计算汽油完全燃烧放出的热量需用公式$Q_{放}=mq$；汽油机效率是有用机械能与燃料完全燃烧放出热量的比值；柱状图中，相同总热量下有用机械能占比越高，热机效率越高，对应保养后效率提升的汽油机。
【解析】
(1) 热值是燃料的特性，仅与燃料种类有关，与燃烧是否充分无关，因此汽油燃烧充分时热值不变。
(2) 2 kg汽油完全燃烧放出的热量：$E_1 = mq_{汽油}=2\ \mathrm{kg}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=9.2×10^7\ \mathrm{J}$；汽油机的效率：$\eta=\frac{E_3}{E_2}×100\%=\frac{2.76×10^7\ \mathrm{J}}{6.9×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=30\%$。
(3) 汽油机效率是有用机械能与燃料总释放热量的比值，由柱状图可知，甲的有用机械能占总热量的比例更高，效率更高，而保养后汽油机效率提高，因此保养后的是甲。
【答案】
(1)不变；(2)$9.2×10^7$；30%；(3)甲
【知识点】
热值、热量计算、热机效率
【点评】
本题考查热值的特性、热机相关的热量与效率计算，结合图像分析热机效率是关键，需牢记相关公式和概念，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5
2.页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源,若页岩气的热值为 $4.2× 10^7 \ \mathrm{J/m}^3$,完全燃烧 $1 \ \mathrm{m}^3$ 页岩气能放出 ______ J的热量。放出的热量有40%被水吸收,在1个标准大气压下可把 ______ kg的水从 $20 \ °\mathrm{C}$ 加热到沸腾。$[c_{\mathrm{水}}=4.2× 10^3 \ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})]$
3.关于热机效率,以下说法中正确的是 (
A.在做功同样多的情况下,消耗的燃料越多,热机的效率越高
B.热机效率越高,热机做的有用功就一定越多
C.新能源汽车发动机的效率可以达到100%
D.消耗的燃料相同时,热机做的有用功越多,热机的效率越高
3.关于热机效率,以下说法中正确的是 (
D
)A.在做功同样多的情况下,消耗的燃料越多,热机的效率越高
B.热机效率越高,热机做的有用功就一定越多
C.新能源汽车发动机的效率可以达到100%
D.消耗的燃料相同时,热机做的有用功越多,热机的效率越高
答案
2.$4.2×10^7$；50
3.D
3.D
解析
【分析】
第2题：先利用燃料完全燃烧放热公式计算页岩气放出的总热量，再根据热效率算出被水吸收的热量，最后结合水的比热容、温度变化，用热量公式计算水的质量；第3题：明确热机效率是有用功与燃料完全燃烧放热的比值，逐一分析选项判断正误。
【解析】
第2题：
1. 完全燃烧1 m³页岩气放出的热量：$Q_{\mathrm{放}} = Vq = 1\ \mathrm{m}^3 × 4.2×10^7\ \mathrm{J/m}^3 = 4.2×10^7\ \mathrm{J}$；
2. 水吸收的热量：$Q_{\mathrm{吸}} = ηQ_{\mathrm{放}} = 40\% × 4.2×10^7\ \mathrm{J} = 1.68×10^7\ \mathrm{J}$；
3. 1个标准大气压下，水的沸点为100℃，温度变化$\Delta t = 100℃ - 20℃ = 80℃$；
由$Q_{\mathrm{吸}} = c_{\mathrm{水}}m\Delta t$得，水的质量：$m = \frac{Q_{\mathrm{吸}}}{c_{\mathrm{水}}\Delta t} = \frac{1.68×10^7\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)} × 80℃} = 50\ \mathrm{kg}$。
第3题：
热机效率$\eta = \frac{W_{\mathrm{有用}}}{Q_{\mathrm{放}}}$（$Q_{\mathrm{放}}$为燃料完全燃烧放出的热量）。
A选项：做功相同，消耗燃料越多则$Q_{\mathrm{放}}$越大，效率越低，错误；
B选项：效率是比值，不是有用功的绝对量，效率高不代表有用功一定多，错误；
C选项：热机工作时总有能量损失，效率不可能达到100%，错误；
D选项：燃料相同则$Q_{\mathrm{放}}$相同，有用功越多，效率越高，正确。
【答案】
2. $4.2×10^7$；50；3. D
【知识点】
热值计算、热量计算、热机效率
【点评】
本题考查热学基础计算与热机效率概念，需牢记相关公式和效率定义，属于常规基础题，难度适中。
【难度系数】
0.6
第2题：先利用燃料完全燃烧放热公式计算页岩气放出的总热量，再根据热效率算出被水吸收的热量，最后结合水的比热容、温度变化，用热量公式计算水的质量；第3题：明确热机效率是有用功与燃料完全燃烧放热的比值，逐一分析选项判断正误。
【解析】
第2题：
1. 完全燃烧1 m³页岩气放出的热量：$Q_{\mathrm{放}} = Vq = 1\ \mathrm{m}^3 × 4.2×10^7\ \mathrm{J/m}^3 = 4.2×10^7\ \mathrm{J}$；
2. 水吸收的热量：$Q_{\mathrm{吸}} = ηQ_{\mathrm{放}} = 40\% × 4.2×10^7\ \mathrm{J} = 1.68×10^7\ \mathrm{J}$；
3. 1个标准大气压下，水的沸点为100℃，温度变化$\Delta t = 100℃ - 20℃ = 80℃$；
由$Q_{\mathrm{吸}} = c_{\mathrm{水}}m\Delta t$得，水的质量：$m = \frac{Q_{\mathrm{吸}}}{c_{\mathrm{水}}\Delta t} = \frac{1.68×10^7\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)} × 80℃} = 50\ \mathrm{kg}$。
第3题：
热机效率$\eta = \frac{W_{\mathrm{有用}}}{Q_{\mathrm{放}}}$（$Q_{\mathrm{放}}$为燃料完全燃烧放出的热量）。
A选项：做功相同，消耗燃料越多则$Q_{\mathrm{放}}$越大，效率越低，错误；
B选项：效率是比值，不是有用功的绝对量，效率高不代表有用功一定多，错误；
C选项：热机工作时总有能量损失，效率不可能达到100%，错误；
D选项：燃料相同则$Q_{\mathrm{放}}$相同，有用功越多，效率越高，正确。
【答案】
2. $4.2×10^7$；50；3. D
【知识点】
热值计算、热量计算、热机效率
【点评】
本题考查热学基础计算与热机效率概念，需牢记相关公式和效率定义，属于常规基础题，难度适中。
【难度系数】
0.6
4.汽车是现代生活中最常见的一种交通工具,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.图甲是压缩冲程,活塞对气缸内的气体做功,气体的温度升高
B.由图乙可知,该汽油机的效率是30%
C.汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分,这会降低燃料的热值
D.冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖,该举措大大提高了燃料的热值
A
)A.图甲是压缩冲程,活塞对气缸内的气体做功,气体的温度升高
B.由图乙可知,该汽油机的效率是30%
C.汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分,这会降低燃料的热值
D.冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖,该举措大大提高了燃料的热值
答案
4.A
解析
【分析】
要解答本题，需逐一分析每个选项：首先判断图甲的冲程类型，再结合热机效率的计算、热值的特性来分析各选项。对于选项A，先观察图甲：活塞向上运动，进气门和排气门均关闭，属于压缩冲程，压缩冲程中活塞对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高；选项B需根据能量流向计算热机效率；选项C、D需明确热值是燃料的固有特性，与燃烧情况无关。
【解析】
逐一分析各选项：
1. 选项A：图甲中，活塞向上运动，两气门关闭，为压缩冲程。压缩冲程中，活塞对气缸内气体做功，机械能转化为气体的内能，气体温度升高，该说法正确。
2. 选项B：热机效率是有用机械能占燃料完全燃烧释放总能量的比例。由图乙，总能量为100%，损耗的能量占比为6%（克服摩擦）+30%（机械散热）+36%（废气带走）=72%，因此热机效率为100%-72%=28%，并非30%，该选项错误。
3. 选项C：热值是燃料的固有特性，只与燃料的种类有关，与燃料是否充分燃烧无关，所以燃烧不充分不会降低燃料的热值，该选项错误。
4. 选项D：热值是燃料的固有属性，利用尾气余热供暖是能量的再利用，不会改变燃料的热值，该选项错误。
【答案】
A
【知识点】
汽油机冲程、热机效率、热值
【点评】
本题考查汽油机冲程判断、热机效率计算及热值的特性，需准确掌握相关概念，逐一分析选项即可得出正确答案，属于基础题型。
【难度系数】
0.6
要解答本题，需逐一分析每个选项：首先判断图甲的冲程类型，再结合热机效率的计算、热值的特性来分析各选项。对于选项A，先观察图甲：活塞向上运动，进气门和排气门均关闭，属于压缩冲程，压缩冲程中活塞对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高；选项B需根据能量流向计算热机效率；选项C、D需明确热值是燃料的固有特性，与燃烧情况无关。
【解析】
逐一分析各选项：
1. 选项A：图甲中，活塞向上运动，两气门关闭，为压缩冲程。压缩冲程中，活塞对气缸内气体做功，机械能转化为气体的内能，气体温度升高，该说法正确。
2. 选项B：热机效率是有用机械能占燃料完全燃烧释放总能量的比例。由图乙，总能量为100%，损耗的能量占比为6%（克服摩擦）+30%（机械散热）+36%（废气带走）=72%，因此热机效率为100%-72%=28%，并非30%，该选项错误。
3. 选项C：热值是燃料的固有特性，只与燃料的种类有关，与燃料是否充分燃烧无关，所以燃烧不充分不会降低燃料的热值，该选项错误。
4. 选项D：热值是燃料的固有属性，利用尾气余热供暖是能量的再利用，不会改变燃料的热值，该选项错误。
【答案】
A
【知识点】
汽油机冲程、热机效率、热值
【点评】
本题考查汽油机冲程判断、热机效率计算及热值的特性，需准确掌握相关概念，逐一分析选项即可得出正确答案，属于基础题型。
【难度系数】
0.6
5.(双选)如图所示,甲、乙、丙的装置完全相同,燃料的质量相同,烧杯内液体的初温与质量也相同,不考虑热量损失。下列选项正确的是 (
A.对比乙、丙两图液体的最终温度可以比较两种液体的比热容
B.比较不同燃料的热值,可以选择甲、乙两图
C.对比甲、丙两图,升高相同温度,若液体a需要的时间长,则液体a的吸热能力强
D.对比甲、乙两图,加热相同时间后(燃料剩余质量不相等),图甲中液体a的末温更高,则燃料1的热值更高
BC
)A.对比乙、丙两图液体的最终温度可以比较两种液体的比热容
B.比较不同燃料的热值,可以选择甲、乙两图
C.对比甲、丙两图,升高相同温度,若液体a需要的时间长,则液体a的吸热能力强
D.对比甲、乙两图,加热相同时间后(燃料剩余质量不相等),图甲中液体a的末温更高,则燃料1的热值更高
答案
5.BC
解析
【分析】
本题考查比热容和热值的实验探究，需运用控制变量法分析各选项：比较燃料热值时，应控制被加热液体相同，改变燃料种类；比较液体比热容时，应控制燃料相同，改变液体种类。逐一分析选项的变量是否符合要求，判断结论是否正确。
【解析】
选项A：乙、丙两图中，燃料种类不同，被加热液体也不同，存在两个变量，无法比较两种液体的比热容，A错误。
选项B：比较不同燃料的热值，需控制被加热液体种类相同，改变燃料种类。甲、乙两图中，被加热液体均为液体a，燃料分别为燃料1和燃料2，符合控制变量要求，可比较热值，B正确。
选项C：甲、丙两图中，燃料相同（均为燃料1），相同时间内放出的热量相同，即液体吸收的热量相同。若升高相同温度，液体a需要的时间长，说明液体a吸收的热量更多。根据Q=cmΔt，液体质量m相同，Δt相同，Q越大则比热容c越大，吸热能力越强，因此液体a的吸热能力强，C正确。
选项D：甲、乙两图中，加热相同时间后燃料剩余质量不相等，说明燃烧的燃料质量不同，无法根据液体末温比较燃料的热值（热值是单位质量燃料完全燃烧放出的热量），因此不能得出燃料1的热值更高，D错误。
【答案】
BC
【知识点】
比热容、热值、控制变量法
【点评】
本题通过实验装置考查比热容和热值的探究，核心是控制变量法的应用，需准确区分比较热值和比热容的不同实验设计，难度中等。
【难度系数】
0.5
本题考查比热容和热值的实验探究，需运用控制变量法分析各选项：比较燃料热值时，应控制被加热液体相同，改变燃料种类；比较液体比热容时，应控制燃料相同，改变液体种类。逐一分析选项的变量是否符合要求，判断结论是否正确。
【解析】
选项A：乙、丙两图中，燃料种类不同，被加热液体也不同，存在两个变量，无法比较两种液体的比热容，A错误。
选项B：比较不同燃料的热值，需控制被加热液体种类相同，改变燃料种类。甲、乙两图中，被加热液体均为液体a，燃料分别为燃料1和燃料2，符合控制变量要求，可比较热值，B正确。
选项C：甲、丙两图中，燃料相同（均为燃料1），相同时间内放出的热量相同，即液体吸收的热量相同。若升高相同温度，液体a需要的时间长，说明液体a吸收的热量更多。根据Q=cmΔt，液体质量m相同，Δt相同，Q越大则比热容c越大，吸热能力越强，因此液体a的吸热能力强，C正确。
选项D：甲、乙两图中，加热相同时间后燃料剩余质量不相等，说明燃烧的燃料质量不同，无法根据液体末温比较燃料的热值（热值是单位质量燃料完全燃烧放出的热量），因此不能得出燃料1的热值更高，D错误。
【答案】
BC
【知识点】
比热容、热值、控制变量法
【点评】
本题通过实验装置考查比热容和热值的探究，核心是控制变量法的应用，需准确区分比较热值和比热容的不同实验设计，难度中等。
【难度系数】
0.5
