九年级物理上册第14单元内能与热机提高训练(含解析)(新版)粤教沪版.pdf
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1、内能与热机提高训练 1随着经济的发展,汽车已成为人们常用的交通工具。一辆使用汽油为燃料的小汽车,在路面水平的 高速公路上匀速行驶。如表是当小汽车以100km/h 的速度行驶时的部分参数及相关数据。 发动机功率 /W 18750 百公里油耗 /L 8 汽油的热值 / (J?L 1) 3.375 10 7 匀速行驶10km消耗了0.8 L 汽油; 消耗的燃油完全燃烧放出的热量为2.7 10 7 J; 此时发动机的效率是25% 。 2小明同学学习了燃料的热值后,自己设计一个实验来比较煤油和菜籽油的热值的大小关系。 (1)小明是这样设想的:从热值的概念看,燃料热值=热值的大小可由 两个量计算得出,类比
2、物体运动快慢的比较、物体做功快慢的比较,他想比较两种燃料的热值大小需要 关注两个量:一个是燃料完全燃烧放出的热量。热量在初中物理中没有办法直接测量进行比较,可以转 化为“比较水吸收的热量”。第二个,在实验中还应控制煤油和菜籽油的质量相同。 根据上述实验设计思想,他组装了如图所示的装置进行实验,这两套装置除灯中燃料外其余完全相同。 燃料加热前的水温/ 燃料燃尽后水温/ 煤油25 44 菜籽油25 34 (2)小明记下温度计的示数,点燃灯具开始对水进行加热,当灯中燃料燃尽时,又记录了温度计的示 数。实验记录如表所示,分析可得:煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是煤油。 (3)小明同学还设想:根据水
3、的质量和变化的温度计算出水吸收的热量,它等于燃料燃烧放出的热量, 再除以燃料的质量就可以准确地计算出两种燃料热值的具体数值。他这种设想不可行的原因是燃料燃 烧放出的热量未全部被水吸收(写出一种即可) 。 3小王学习燃料的热值之后,自己设计一个实验来探究酒精和碎纸片的热值大小。 (1)实验装置如图甲、乙所示,你认为图中横杆、温度计、铁圈、燃具四个器件的安装顺序是由下 而上(由下而上 / 由上而下)。 (2)为保证实验结论的可靠,在实验中应控制的因素有:酒精和碎纸片的质量,两杯水的质量 等。 (3)实验数据记录如表: 燃料加热前水温燃料燃尽时水温燃料的热值 J/kg 酒精15 35 2.4 10
4、6 碎纸片15 25 ? 根据表中数据,计算出碎纸片的热值是1.2 10 6 J/kg 。 (4)通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏小(选填“大”或“小”) ,你认为出现这样情况的 主要原因是:存在热损失或者燃料没有完全燃烧。 (5)另一组同学用同样的装置进行实验,在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了,你能否 比较出两种燃料的热值?不能(能 / 不能)理由:水沸腾后吸热温度保持不变,因此无法比较燃 料放出热量的多少,为避免这种情况的出现,你可以对他们组提什么改进建议?增加水的质量或减 少燃料的质量。 4阅读短文,回答问题: 喷气发动机 随着航天和航空事业的发展,普通的内燃机已经不能提
5、供足够的动力,人们迫切需要大功率的发动机以 提高飞行器的飞行速度,因此喷气发动机就应运而生,它主要有涡轮喷气发动机和火箭发动机。 涡轮喷气发动机使压缩缩后的混合气体在燃烧室燃烧(如图甲),燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷 出,其目大的反冲推力成为飞机的推进力,减小发动机的体积和质量,使用高能燃料,可以获得更人的 推进力。 火箭发动机和涡轮喷气发动机十分相似,主要的差别是:火箭自带燃料和氧化剂(如图乙),涡轮喷气 发动机只带燃料,利用空气做氧化剂,同涡轮喷气发动机相比较,火箭发动机的最大特点是:它自身既 带燃料,又带氧化剂,靠氧化剂来助燃,不需要从周围大气层中汲取氧气所以它不但能在大气层内也可
6、以在大气层之外的宇宙真空中工作。 火箭发动机可用于航天器推进,也可用于导弹等在大气层内飞行。迄今为止发射的人造卫星、月球飞船 以 及 各 种 宇 宙 飞 行 器 所 用 的 推 进 装 置 , 都 是 火 箭 发 动 机 , 火 箭 发 动 机 基 本 都 是 内 燃 机 。 (1)喷气发动机把燃气的内能转化为机械能,从而提供动力。 (2)据中央电视台新闻联播报道,2017 年 4 月 20 日 19 时 41 分长征七号火箭搭载“快递小哥”天舟一 号(图丙)货运飞船成功发射升空。发射天舟一号的遥二运载火箭使用的燃料主要是液态氢,这是因为 氢C 。 A比热容大 B 凝固点低 C 热值大 D沸点
7、低 (3)喷气压缩发动机使混合气体在燃烧室燃烧直到膨胀的气体再从尾部高速喷出过程中,燃气的温度 是不断变化的,下列能大致反应燃气温度随时间而变化的是D 。 A B C D (4)涡轮喷气发动机不能(能 / 不能)在大气层外工作; (5)美 F1 是有史以来人类制造的推力最大的火箭发动机,F1 设计海平面平均推力约为6.8 10 6 牛,这样大的竖直向上推力能够在5 台并联的时候,将起飞质量3000 多吨的土星5 号火箭在150 秒的 时间内推到约6.4 10 4 米的高度,同时最大速度达到2.76 千米 / 秒。美 F1I 火箭发动机的设计海平面 推力的平均功率约为2.9 10 9 W 。 5
8、 ( 1)在探究物质某些属性的实验中,有如图1 所示甲、乙、丙三套完全相同装置,燃料的质量都是 10g,烧杯内的液体的体积都相同。 比较不同燃料的热值,应选择甲、丙两图进行实验;比较不同物质的比热容,应选择甲、乙两 图进行实验;题中有一处表述错误,请你找出上述的错误,并改正。 错误:烧杯内的液体的体积都相同;改正:烧杯内的液体的质量都相同。 (2)某实验小组利用如图2 所示的实验装置粗略测量蜡烛的热值q,图中 A为穿有小木棍的容器(内装 有水),B为下部开了许多通气孔的罩子。 物理量测量值 容器中水的质量m/g 150 容器中水的初温t1/ 25 容器中水的末温t2/ 40 燃烧前蜡烛的质量m
9、1/g 20.6 燃烧后蜡烛的质量m2/g 20 观察实验装置可知,实验小组同学是通过测量容器中水升高的温度和水的质量间接测量蜡烛燃烧放 出的热量; 某次实验测得的数据如右表,则粗略测得这支蜡烛的热值q= 1.575 10 7 J/kg 。 本实验测出的热值会比真实值更小,造成这一偏差的原因是蜡烛燃烧放出的热量没有被水完全 吸收(写一条即可) 。 6小明将装有热奶的奶瓶放入室温的水中,容器中的水的初温约为20,热奶的温度约为90,同时, 他还利用温度计和秒表测出温度随时间的变化情况,并作出了水和热奶的温度随时间变化的关系曲线, 如图2 所示。其中曲线是表示热奶的温度随时间的变化情况,大约经过1
10、4 min 时间热奶和 水温刚好达到一致。从图象分析可以看出:热奶温度随时间的变化特点是:随时间的变化热奶温度是 先快后慢的降低 思考: (1)参考这位同学实验的图象,你认为沸水放在房间里,温度自然降低的规律是A 。 A先快后慢 B先慢后快 C均匀降低 (2)参考这位同学记录的数据,如果你要喝一杯奶咖,可以有两种方式供你选择: 先将烧开的热咖啡倒入杯中,冷却5min,然后加一匙冷牛奶; 先将烧开的热咖啡倒入杯中,立即将一匙冷牛奶加进杯中,然后冷却5min你认为方式的冷却 效果较好。 7某型号汽车在车型测试中,在一段平直的公路上以90km/h 的速度匀速行驶了9km,消耗汽油2kg已 知汽油的热
11、值q汽油=4.5 10 7 J/kg 假设汽油完全燃烧,汽油机的效率为 40% ,则: (1)汽油完全燃烧放出的热量是多少? (2)该型号汽车在以此速度行驶的过程中,受到的阻力是多大? (3) 结合汽车内燃机的能量流向图,你认为目前汽车生产厂家及用户们是如何提高该车汽油机的效率? (答出两点即可) 8如图所示,甲、乙、丙三图中装置完全相同。燃料的质量都是10g,烧杯内的液体初温相同。 (1)比较不同燃料的热值,应选择甲乙两图进行实验; 比较不同物质的比热容,应选择甲丙两 图进行实验; (2)若在研究不同燃料热值实验时,记录数据如下表: 燃加热前液体温度/ 燃料燃尽时液体温度/ 燃料的热值 /
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