文档文本内容
14.3 热机的效率
参考答案
基础概念
1.完全燃烧；q；q=
Q放
m ；焦耳每千克；J/kg；焦耳每立方米；J/m3
2.种类；无关；特性
3.mq；Vq
4.W有
mq×100
5.充分燃烧；废气；机械摩擦消耗的能量
6.废气；废气；热电站
燃料的热值
1．C
2．D
3．8.0×109
4．1kg 的焦炭完全燃烧放出的热量为
7
3.0×10 J
7
6 10
´
5．热值大
7
7 10
´
不变
6．小于
根据热值公式
Q
q
m
=
，取相同质量的A、B 两种燃料，A 完全燃烧释放的热量小于B，因此A
燃料的热值小于B 燃料的热值
7． 质量
质量
水升高的温度
热机的效率
8．C
9．C
10．C
11．做功
25%
12．
9
1.38 10 J
´
8
4.14 10 J
´
13．
10
9 10
´
10
2.7 10
´
知识点1
知识点2
知识点3
14．
5
4.2 10
´
5
8 10
´
52.5%
15．70%
16．C
17．C
18．C
19．(1)
6
4.6 10
´
不变
(2)丙
做功
20．2.1×107
60
21．
5
6.3 10
´
52.5%
22．2.576×108
2.3×107
23．20
5
4.2 10
´
0.07
24．(1)
9
1.8 10
´
7
9 10
´
100
(2)做功
内
机械
1800
25． 4.2×105
7×104
0.01
26．(1)b
(2)22.4%
27．(1)
6
1.68 10 J
´
(2)
7
1.68 10 J
´
(3)10%
【详解】（1）水的质量为
5
m
kg
=
水
，初温0
20 C
t =
° ，末温
100 C
t =
°
，水的比热容
3
4.2 10 J /
C
c
kg
=
´
×°
。
水吸收的热量是
3
6
4.2 10 J /
C
5
100 C
20 C
1.68 10 J
Q
kg
kg
=
´
×°
´
´
°
-
°
=
´
吸
（2）设秸秆煤的质量为
1.12
m
kg
=
煤
，热值
7
1.5 10 J /
q
kg
=
´
。
秸秆煤完全燃烧放出的热量是
7
7
1.12
1.5 10 J /
1.68 10 J
Q
kg
kg
=
´
´
=
´
放
（3）该过程的热效率是
6
7
1.68 10 J 100%
10%
1.68 10 J
h
´
=
´
=
´
28．(1)
6
8.0 10 J
´
(2)
7
2.254 10 J
´
(3)35.5% (4)定期维护发动机，减小机械摩擦带来的能量损耗
【详解】（1）由题意得，小汽车匀速行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力，故牵引力
800N
F
f
=
=
行驶路程
4
10km
1 10 m
s =
= ´
则汽车牵引力做的功
4
6
800N 1 10 m
8.0 10 J
W
Fs
=
=
´ ´
=
´
（2）由题意得，消耗汽油的体积
4
3
0.7L
7 10 m
V
-
=
=
´
则汽油的质量
3
3
4
3
0.7 10 kg / m
7 10 m
0.49kg
m
V
r
-
=
=
´
´ ´
=
完全燃烧汽油放出的热量
7
7
0.49kg
4.6 10 J / kg
2.254 10 J
Q
mq
=
=
´
´
=
´
放
（3）汽车发动机的效率
6
7
8.0 10 J
100%
100%
35.5%
2.254 10 J
W
Q
h
´
=
´
=
´
»
´
放
（4）提升发动机效率的可操作方案：定期维护发动机，减小机械摩擦带来的能量损耗；使用清洁高品质燃
油，提升燃烧效率；优化发动机结构，减少热量散失等。
29．(1)
5
1.5 10 Pa
´
(2)
8
1
J
10
´
(3)50%
【详解】（1）汽车静止在水平路面上时，对地面的压力等于其自身重力。汽车的重力为
4
1500
10N /
1.5 10 N
G
mg
kg
kg
=
=
´
=
´
汽车对地面的压强为
4
5
2
1.5 10 N
1.5 10
0.1m
F
G
p
Pa
S
S
´
=
=
=
=
´
压
（2）汽车行驶的距离为
4
50
/ h 1h
50
5 10 m
s
vt
km
km
=
=
´
=
= ´
由图乙可知，当车速为50km/h 时，汽车所受的阻力为
3
2.0 10 N
f =
´
，因为汽车匀速行驶，所以汽车的牵引
力与阻力是一对平衡力，大小相等。所以牵引力所做的功为
3
4
8
2.0 10 N 5 10 m
1.0 10 J
W
Fs
=
=
´
´ ´
=
´
牵
（3）消耗汽油的体积为
3
10L
0.01m
V
=
=
汽油
由
m
V
r =
得，消耗汽油的质量为
3
3
3
0.7 10
/ m
0.01m
7
m
V
kg
kg
r
=
=
´
´
=
汽油
汽油
汽油
汽油完全燃烧放出的总热量为
7
8
7
4.6 10 J /
3.22 10 J
Q
m
q
kg
kg
=
=
´
´
=
´
汽油
汽油
动力系统的有用功为
8
7
8
1.0 10 J
6.1 10 J
1.61 10 J
W
W
W
=
+
=
´
+
´
=
´
电
有用
牵
该车动力系统的综合效率为
8
8
1.61 10 J
100%
100%
50%
3.22 10 J
W
Q
h
´
=
´
=
´
=
´
有用
30．(1)6×106 J (2)83% (3)0.5 L
【详解】（1）汽车在平直路段匀速行驶，处于平衡状态，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等。设汽车
牵引力为F ，行驶路程为s，汽车受到的阻力为f 。
牵引力
600N
F
f
=
=
路程
10km
10000m
s =
=
牵引力所做的功
6
600N 10000m
6 10 J
W
Fs
=
=
´
=
´
（2）设蓄电池总容量为E总，测试中消耗的电能为
6
Δ
25%
20%
40kW·h 5%
2kW·h
7.2 10 J
E
E
=
´
-
=
´
=
=
´
总
汽车的电驱综合效率
6
6
6 10 J
100%
100%
83%
Δ
7.2 10 J
W
E
h
´
=
´
=
´
»
´
（3）用“增程模式”完成测试，汽车所需的电能与“纯电模式”相同，即
6
Δ
7.2 10 J
E =
´
。这部分电能由增程器
燃烧汽油提供。设需要消耗汽油的体积为V ，汽油的热值为q ，增程系统综合效率为
增程
h
。汽油完全燃烧放
出的热量Q
Vq
=
放
，根据能量守恒和转化效率，有ΔE
Q
Vq
=
´
=
´
增程
增程
放h
h
所以，需要消耗汽油的体积
6
7
Δ
7.2 10 J
0.5L
3.6 10 J / L 40%
E
V
q h
´
=
=
=
´
´
´
增程
31．(1)机械
增大 (2)C
(3)
4
3.6 10
´
9
4.32 10
´
360
【详解】（1）[1]喷气发动机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为机械能，从而提供动力，
推动涡轮，一边带动压气机正常工作、一边从尾喷管喷出推动飞机飞行。
[2]空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩后进入燃烧室，空气流过压气机时，被压气机做功，内能增
大。
（2）A．由材料得，进气道中吸入的是空气，故A 错误；
B．燃烧室中，化学能转化为内能，故B 错误；
C．尾喷管中喷出的气流推动飞机飞行，对飞机做功，故C 正确。
故选C。
（3）[1]由图乙，
2
0.9
f
v
=
，当
200m / s
v =
时，
2
2
4
4 10
m / s
v =
´
，则飞机受到的阻力为
2
2
4
4
0.9
0.9 4 10
m / s
3.6 10 N
f
v
=
=
´ ´
=
´
[2]由公式W
Fs
=
可得，牵引力做功为
4
5
9
3.6 10 N 1.2 10 m
4.32 10 J
W
Fs
fs
=
=
=
´
´
´
=
´
[3]由
2
W
W
h =
推
可得，推力做的功为
9
9
4.32 10 J
7.2 10 J
60%
W
W
h
´
=
=
=
´
推
由
1
W
Q
h =
推
放
可得，航空燃油燃烧释放的热量为
9
10
1
7.2 10 J
1.8 10 J
40%
W
Q
h
´
=
=
=
´
推
放
则所需燃油的质量为
10
7
1.8 10 J
360
5 10 J /
Q
m
kg
q
kg
´
=
=
=
´
放
