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3.(双选)关于热值和热机效率,下列说法正确的是
()
A.使燃料燃烧更充分,可以增大燃料的热值
B.使燃料燃烧更充分,可以提高热机的效率
C.使用热值更大的燃料,可以提高热机的效率
D.燃料燃烧释放的热量越多,热机的效率不一定增大
【分析】燃料的热值与其种类有关,是燃料的特性,燃烧充分与否不会影响其热值,但会影响热机的效率,故A错误;使燃料燃烧更充分,可让燃料放出的热量更多,供热机工作的热量更多,而热机效率是指热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比,所以此举可提高热机的效率,故B正确;热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比,与燃料的热值无关,因此使用热值更大的燃料,热机效率不一定更高,故C错误;燃料燃烧释放的热量越多,若燃料燃烧程度没有改变,燃料燃烧释放的热量中用来做有用功的能量占比没有提升,则热机的效率没有增大,故D正确。故选B、D。
()
A.使燃料燃烧更充分,可以增大燃料的热值
B.使燃料燃烧更充分,可以提高热机的效率
C.使用热值更大的燃料,可以提高热机的效率
D.燃料燃烧释放的热量越多,热机的效率不一定增大
【分析】燃料的热值与其种类有关,是燃料的特性,燃烧充分与否不会影响其热值,但会影响热机的效率,故A错误;使燃料燃烧更充分,可让燃料放出的热量更多,供热机工作的热量更多,而热机效率是指热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比,所以此举可提高热机的效率,故B正确;热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比,与燃料的热值无关,因此使用热值更大的燃料,热机效率不一定更高,故C错误;燃料燃烧释放的热量越多,若燃料燃烧程度没有改变,燃料燃烧释放的热量中用来做有用功的能量占比没有提升,则热机的效率没有增大,故D正确。故选B、D。
答案
BD
解析
【分析】
首先明确热值是燃料的固有特性，仅由燃料的种类决定，与燃烧是否充分无关；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热量的比值，其大小与燃料热值无直接关联，取决于有用能量和总热量的比值。再逐一分析选项：A选项，燃烧充分不改变燃料种类，故热值不变，A错误；B选项，燃烧更充分能增加有效利用的能量，可提高热机效率，B正确；C选项，热机效率与燃料热值大小无关，使用热值大的燃料，若有用功占比未提升，效率不会提高，C错误；D选项，燃料释放热量多，但有用功占比可能不变，故热机效率不一定增大，D正确。综上选BD。
【解析】
1. 热值是燃料的特性，只与燃料种类有关，与燃烧是否充分无关，因此使燃料燃烧更充分不能增大热值，A错误；
2. 热机效率η=W有用/Q总，使燃料燃烧更充分，可增加被有效利用的能量，提升有用能量占总热量的比例，从而提高热机效率，B正确；
3. 热机效率的高低取决于有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值，与燃料热值大小无直接关系，使用热值更大的燃料，若有用功占比未提升，热机效率不会提高，C错误；
4. 热机效率是有用功与总热量的比值，燃料燃烧释放的热量越多，但若有用能量的占比未增大，热机效率不一定增大，D正确。
综上，答案为BD。
【答案】
BD
【知识点】
热值、热机效率
【点评】
本题考查热值和热机效率的核心概念，需明确热值的决定因素和热机效率的定义，易错点是混淆两者的影响因素，属于基础概念类题目，难度适中。
【难度系数】
0.5
首先明确热值是燃料的固有特性，仅由燃料的种类决定，与燃烧是否充分无关；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热量的比值，其大小与燃料热值无直接关联，取决于有用能量和总热量的比值。再逐一分析选项：A选项，燃烧充分不改变燃料种类，故热值不变，A错误；B选项，燃烧更充分能增加有效利用的能量，可提高热机效率，B正确；C选项，热机效率与燃料热值大小无关，使用热值大的燃料，若有用功占比未提升，效率不会提高，C错误；D选项，燃料释放热量多，但有用功占比可能不变，故热机效率不一定增大，D正确。综上选BD。
【解析】
1. 热值是燃料的特性，只与燃料种类有关，与燃烧是否充分无关，因此使燃料燃烧更充分不能增大热值，A错误；
2. 热机效率η=W有用/Q总，使燃料燃烧更充分，可增加被有效利用的能量，提升有用能量占总热量的比例，从而提高热机效率，B正确；
3. 热机效率的高低取决于有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值，与燃料热值大小无直接关系，使用热值更大的燃料，若有用功占比未提升，热机效率不会提高，C错误；
4. 热机效率是有用功与总热量的比值，燃料燃烧释放的热量越多，但若有用能量的占比未增大，热机效率不一定增大，D正确。
综上，答案为BD。
【答案】
BD
【知识点】
热值、热机效率
【点评】
本题考查热值和热机效率的核心概念，需明确热值的决定因素和热机效率的定义，易错点是混淆两者的影响因素，属于基础概念类题目，难度适中。
【难度系数】
0.5
4.有经验的维修师,通过观、闻等方式,
就可以初步判断一台柴油机的效率高低。
下列判断方式不可靠的是 ()
A.观察尾气的颜色是否发黑
B.闻尾气中柴油味的浓淡
C.观察柴油机外观是否干净
D.感受排气管附近温度的高低
【分析】如果尾气颜色发黑,说明燃料
燃烧不充分,有碳粒等未完全燃烧的产物排
出,这会导致柴油机的效率降低,故A不符
合题意;如果尾气中柴油味浓,说明燃料没
有充分燃烧,有较多的柴油以气态形式排
出,会导致柴油机的效率降低,故B不符合
题意;柴油机的外观干净与否,主要与其维
护情况、使用环境等因素有关,而与燃料的
燃烧效率没有直接关系,故C符合题意;如
果排气管附近温度高,说明柴油机在工作过
程中有较多的热能以热辐射的形式散失到
环境中,这会导致柴油机的效率降低,故D
不符合题意。故选C。
就可以初步判断一台柴油机的效率高低。
下列判断方式不可靠的是 ()
A.观察尾气的颜色是否发黑
B.闻尾气中柴油味的浓淡
C.观察柴油机外观是否干净
D.感受排气管附近温度的高低
【分析】如果尾气颜色发黑,说明燃料
燃烧不充分,有碳粒等未完全燃烧的产物排
出,这会导致柴油机的效率降低,故A不符
合题意;如果尾气中柴油味浓,说明燃料没
有充分燃烧,有较多的柴油以气态形式排
出,会导致柴油机的效率降低,故B不符合
题意;柴油机的外观干净与否,主要与其维
护情况、使用环境等因素有关,而与燃料的
燃烧效率没有直接关系,故C符合题意;如
果排气管附近温度高,说明柴油机在工作过
程中有较多的热能以热辐射的形式散失到
环境中,这会导致柴油机的效率降低,故D
不符合题意。故选C。
答案
C
解析
【分析】首先明确柴油机效率的含义：效率是指柴油机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，效率高低与燃料是否充分燃烧、能量散失多少有关。接着逐一分析选项：A选项尾气发黑是燃料未充分燃烧，会降低效率，判断可靠；B选项尾气柴油味浓说明燃料未充分燃烧，效率低，判断可靠；C选项外观干净与否和效率无关，仅与维护、使用环境有关，判断不可靠；D选项排气管温度高说明热量散失多，效率低，判断可靠。因此不可靠的是C选项。
【解析】1. 明确热机效率定义：热机效率是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，效率高低与燃料是否充分燃烧、能量散失多少有关。
2. 逐一分析选项：
A：尾气发黑，说明燃料燃烧不充分，有未完全燃烧的碳粒排出，能量浪费，效率降低，该判断可靠，排除；
B：尾气中柴油味浓，说明燃料未充分燃烧，较多柴油以气态形式排出，能量浪费，效率降低，该判断可靠，排除；
C：柴油机外观是否干净，主要由维护情况、使用环境决定，与燃料燃烧效率、能量利用无关，该判断不可靠，符合题意；
D：排气管附近温度高，说明柴油机工作时热量散失多，能量利用率低，效率降低，该判断可靠，排除。
综上，答案为C。
【答案】C
【知识点】热机效率、能量利用
【点评】本题考查热机效率的影响因素，属于基础知识点应用，需准确区分与热机效率相关和无关的因素，难度适中。
【难度系数】0.7
【解析】1. 明确热机效率定义：热机效率是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，效率高低与燃料是否充分燃烧、能量散失多少有关。
2. 逐一分析选项：
A：尾气发黑，说明燃料燃烧不充分，有未完全燃烧的碳粒排出，能量浪费，效率降低，该判断可靠，排除；
B：尾气中柴油味浓，说明燃料未充分燃烧，较多柴油以气态形式排出，能量浪费，效率降低，该判断可靠，排除；
C：柴油机外观是否干净，主要由维护情况、使用环境决定，与燃料燃烧效率、能量利用无关，该判断不可靠，符合题意；
D：排气管附近温度高，说明柴油机工作时热量散失多，能量利用率低，效率降低，该判断可靠，排除。
综上，答案为C。
【答案】C
【知识点】热机效率、能量利用
【点评】本题考查热机效率的影响因素，属于基础知识点应用，需准确区分与热机效率相关和无关的因素，难度适中。
【难度系数】0.7
5.随着人们生活水平的提高,越来越多的家庭采用“水地暖”取暖,其原理是以温度不高于60 ℃的热水为热媒,在埋置于地板以下填充层中的管道内循环流动,加热整个地板,通过地面以热传递的方式向室内供热。问:
(1)若某房间一段时间内循环流动的水的质量为1 200 kg,进水温度为55 ℃,出水温度为40 ℃,则这段时间内水向外界放出多少热量?[水的比热容为$4.2×10^{3}\\ J/(kg·℃)$]
(2)若第(1)问中放出的热量由燃烧天然气获得,假设热效率为90%,那么需要消耗多少天然气?(天然气的热值为$3.2×10^{7}\\ J/m^{3}$)
【分析】(1)这段时间内水向外界放出的热量$Q_{放}=cm(t_{0}-t)=4.2×10^{3}\\ J/(kg·℃)×1200\\ kg×(55 ℃-40 ℃)=7.56×10^{7}\\ J$。
(2)根据题意可得天然气需要放出的热量$Q'_{放}=\frac{Q_{放}}{η}=\frac{7.56×10^{7}\\ J}{90\%}=8.4×10^{7}\\ J$,
根据$Q_{放}=Vq$可得,需要消耗天然气的体积$V=\frac{Q'_{放}}{q}=\frac{8.4×10^{7}\\ J}{3.2×10^{7}\\ J/m^{3}}=2.625\\ m^{3}$。
(1)若某房间一段时间内循环流动的水的质量为1 200 kg,进水温度为55 ℃,出水温度为40 ℃,则这段时间内水向外界放出多少热量?[水的比热容为$4.2×10^{3}\\ J/(kg·℃)$]
(2)若第(1)问中放出的热量由燃烧天然气获得,假设热效率为90%,那么需要消耗多少天然气?(天然气的热值为$3.2×10^{7}\\ J/m^{3}$)
【分析】(1)这段时间内水向外界放出的热量$Q_{放}=cm(t_{0}-t)=4.2×10^{3}\\ J/(kg·℃)×1200\\ kg×(55 ℃-40 ℃)=7.56×10^{7}\\ J$。
(2)根据题意可得天然气需要放出的热量$Q'_{放}=\frac{Q_{放}}{η}=\frac{7.56×10^{7}\\ J}{90\%}=8.4×10^{7}\\ J$,
根据$Q_{放}=Vq$可得,需要消耗天然气的体积$V=\frac{Q'_{放}}{q}=\frac{8.4×10^{7}\\ J}{3.2×10^{7}\\ J/m^{3}}=2.625\\ m^{3}$。
答案
解：
(1) 水放出的热量为：
$Q_{放}=c_{水}m(t_{0}-t)$
$=4.2×10^{3}\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1200\ \mathrm{kg}×(55℃-40℃)$
$=7.56×10^{7}\ \mathrm{J}$
(2) 由$\eta=\frac{Q_{放}}{Q'_{放}}$得，天然气完全燃烧需要放出的总热量：
$Q'_{放}=\frac{Q_{放}}{\eta}=\frac{7.56×10^{7}\ \mathrm{J}}{90\%}=8.4×10^{7}\ \mathrm{J}$
由$Q'_{放}=Vq$得，需要消耗天然气的体积：
$V=\frac{Q'_{放}}{q}=\frac{8.4×10^{7}\ \mathrm{J}}{3.2×10^{7}\ \mathrm{J/m}^3}=2.625\ \mathrm{m}^3$
答：(1) 这段时间内水向外界放出$7.56×10^{7}\ \mathrm{J}$的热量；(2) 需要消耗$2.625\ \mathrm{m}^3$的天然气。
(1) 水放出的热量为：
$Q_{放}=c_{水}m(t_{0}-t)$
$=4.2×10^{3}\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1200\ \mathrm{kg}×(55℃-40℃)$
$=7.56×10^{7}\ \mathrm{J}$
(2) 由$\eta=\frac{Q_{放}}{Q'_{放}}$得，天然气完全燃烧需要放出的总热量：
$Q'_{放}=\frac{Q_{放}}{\eta}=\frac{7.56×10^{7}\ \mathrm{J}}{90\%}=8.4×10^{7}\ \mathrm{J}$
由$Q'_{放}=Vq$得，需要消耗天然气的体积：
$V=\frac{Q'_{放}}{q}=\frac{8.4×10^{7}\ \mathrm{J}}{3.2×10^{7}\ \mathrm{J/m}^3}=2.625\ \mathrm{m}^3$
答：(1) 这段时间内水向外界放出$7.56×10^{7}\ \mathrm{J}$的热量；(2) 需要消耗$2.625\ \mathrm{m}^3$的天然气。
解析
【分析】
本题分为两小问，第(1)问需计算水放出的热量，利用水的放热公式$Q_{放}=cm(t_{0}-t)$，代入水的比热容、质量、初温与末温的差值即可求解；第(2)问需结合热效率公式求出天然气需放出的总热量，再利用热值公式$Q_{放}=Vq$变形计算天然气的体积，核心是热学相关公式的应用。
【解析】
解：
(1) 水放出的热量计算：
根据放热公式$Q_{放}=c_{水}m(t_{0}-t)$，代入已知数据：
$Q_{放}=4.2×10^{3}\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1200\ \mathrm{kg}×(55℃-40℃)$
$=7.56×10^{7}\ \mathrm{J}$
(2) 计算需要消耗的天然气体积：
已知热效率$\eta=90\%$，根据效率公式$\eta=\frac{Q_{水放}}{Q_{气放}}$，可得天然气完全燃烧需放出的总热量：
$Q_{气放}=\frac{Q_{水放}}{\eta}=\frac{7.56×10^{7}\ \mathrm{J}}{90\%}=8.4×10^{7}\ \mathrm{J}$
再根据热值公式$Q_{气放}=Vq$，变形得体积$V=\frac{Q_{气放}}{q}$，代入数据：
$V=\frac{8.4×10^{7}\ \mathrm{J}}{3.2×10^{7}\ \mathrm{J/m}^3}=2.625\ \mathrm{m}^3$
【答案】
(1) 这段时间内水向外界放出$7.56×10^{7}\ \mathrm{J}$的热量；(2) 需要消耗$2.625\ \mathrm{m}^3$的天然气。
【知识点】
热量的计算、热效率应用、热值计算
【点评】
本题以生活中的“水地暖”为背景，考查热学基础公式的应用，题型常规，计算量适中，只要掌握放热公式、效率公式及热值公式即可解答，体现了物理知识与生活实际的联系。
【难度系数】
0.8
本题分为两小问，第(1)问需计算水放出的热量，利用水的放热公式$Q_{放}=cm(t_{0}-t)$，代入水的比热容、质量、初温与末温的差值即可求解；第(2)问需结合热效率公式求出天然气需放出的总热量，再利用热值公式$Q_{放}=Vq$变形计算天然气的体积，核心是热学相关公式的应用。
【解析】
解：
(1) 水放出的热量计算：
根据放热公式$Q_{放}=c_{水}m(t_{0}-t)$，代入已知数据：
$Q_{放}=4.2×10^{3}\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1200\ \mathrm{kg}×(55℃-40℃)$
$=7.56×10^{7}\ \mathrm{J}$
(2) 计算需要消耗的天然气体积：
已知热效率$\eta=90\%$，根据效率公式$\eta=\frac{Q_{水放}}{Q_{气放}}$，可得天然气完全燃烧需放出的总热量：
$Q_{气放}=\frac{Q_{水放}}{\eta}=\frac{7.56×10^{7}\ \mathrm{J}}{90\%}=8.4×10^{7}\ \mathrm{J}$
再根据热值公式$Q_{气放}=Vq$，变形得体积$V=\frac{Q_{气放}}{q}$，代入数据：
$V=\frac{8.4×10^{7}\ \mathrm{J}}{3.2×10^{7}\ \mathrm{J/m}^3}=2.625\ \mathrm{m}^3$
【答案】
(1) 这段时间内水向外界放出$7.56×10^{7}\ \mathrm{J}$的热量；(2) 需要消耗$2.625\ \mathrm{m}^3$的天然气。
【知识点】
热量的计算、热效率应用、热值计算
【点评】
本题以生活中的“水地暖”为背景，考查热学基础公式的应用，题型常规，计算量适中，只要掌握放热公式、效率公式及热值公式即可解答，体现了物理知识与生活实际的联系。
【难度系数】
0.8
