Giải bài tập SBT Vật Lí 8 Bài 28: Động cơ nhiệt

Động cơ nào sau đây không phải là động cơ nhiệt?

A. Động cơ của máy bay phản lực.

B. Động cơ của xe máy Hon-da.

C. Động cơ chạy máy phát điện của nhà máy thủy điện Sông Đà.

D. Động cơ chạy máy phát điện của nhà máy nhiệt điện. 

Phương pháp giải

Các máy phát điện của nhà máy thủy điện là sức nước làm cho tuabin quay không phải động cơ nhiệt.

Hướng dẫn giải

- Vì động cơ chạy máy phát điện của nhà máy thủy điện do sức nước làm cho tuabin quay chứ không phải do nhiên liệu bị đốt cháy chuyển hóa thành cơ năng nên đây không phải là động cơ nhiệt.

- Chọn C

Câu nào sau đây nói về hiệu suất của động cơ điện?

A. Hiệu suất cho biết động cơ mạnh hay yếu.

B. Hiệu suất cho biết động cơ thực hiện công nhanh hay chậm.

C. Hiệu suất cho biết nhiệt lượng tỏa ra khi 1kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn trong động cơ.

D. Hiệu suất cho biết có bao nhiêu phần trăm nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra được biến thành công có ích. 

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được định nghĩa về hiệu suất của động cơ điện

Hướng dẫn giải

- Hiệu suất cho biết có bao nhiêu phần trăm nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra được biến thành công có ích.

- Chọn D

Một ô tô chạy 100km với lực kéo không đổi là 700N thì tiêu thụ hết 6 lít xăng. Tính hiệu suất của động cơ ô tô đó. Biết năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4,6.107 J/kg; khối lượng riêng của xăng là 700kg/m³. 

Phương pháp giải

Tính hiệu suất theo công thức: H=A/Q trong đó:

- Công A được tính theo công thức: A=F.s

- Nhiệt lượng của nhiên liệu tính theo công thức: Q=m.q

Hướng dẫn giải

- Công sinh ra trong quá trình chuyển động là:

A = F.s = 700.100 000 = 70 000 000 J

- Nhiệt lượng cung cấp của động cơ là:

Q = mq = 4.6. 107 4 2 =193.200 000 J

Hiệu suất của động cơ ô tô là:

\(H = \frac{A}{Q} \approx 36{\rm{\% }}\)

Một máy bơm nước sau khi tiêu thụ hết 8kg dầu thì đưa được 700m³ nước lên cao 8m. Tính hiệu suất của máy bơm đó. Biết rằng năng suất tỏa nhiệt của dầu dùng cho máy bơm này là 4,6.10⁷ J/kg. 

Phương pháp giải

Tính hiệu suất theo công thức: H=A/Q trong đó:

- Công A được tính theo công thức: A=P.h=10m.h

- Nhiệt lượng của nhiên liệu tính theo công thức: Q=m.q

Hướng dẫn giải

- Công thực hiện của máy bơm và nhiệt lượng của nhiên liệu là:

\(\begin{array}{*{20}{c}} {}&{A = p.h = 10mh = 700000.10.8 = {{56.10}^6}J}\\ {}&{Q = m.q = {{8.4.6.10}^7} = {{368.10}^6}J} \end{array}\)

- Hiệu suất của máy bơm là:

\(H = \frac{A}{Q} = \frac{{{{56.10}^6}}}{{{{368.10}^6}}} \approx 15\% \)

Với 2 lít xăng, một xe máy có công suất 1,6 kW chuyển động với vận tốc 36km/h sẽ đi được bao nhiêu km? Biết hiệu suất của động cơ là 25%; năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4,6.10⁷ J/kg; khối lượng riêng của xăng là 700kg/m³. 

Phương pháp giải

- Tính nhiệt lượng theo công thức: Q=q.D.V

- Tính công của động cơ theo công thức: A=Q.H

- Áp dụng công thức: S=v.t để tính quãng đường đi được với t=A/P

Hướng dẫn giải

- Nhiệt lượng nhiên liệu cung cấp là:

\(\begin{array}{*{20}{l}} {Q = q.m = q.D.V}\\ { = {{4,6.10}^7}.700.0,002 = {{6,44.10}^7}J} \end{array}\)

- Công mà động cơ xe máy thực hiện được là:

\(\begin{array}{l} A = Q.H = 6,{44.10^7}.0,25\\ = 1,{61.10^7}J = 16,{110^6}J \end{array}\)

- Từ công thức :

\(\begin{array}{l} P = \frac{A}{t}\\ \Rightarrow t = \frac{A}{P} = \frac{{16,{{1.10}^6}}}{{1600}} = 10062,5{\rm{s}} \end{array}\)

- Quãng đường xe đi được:

\(\begin{array}{l} S = v.t = \frac{{36000}}{{3600}}.10062,5\\ = 100625 \approx 101km \end{array}\)

Động cơ của một máy bay có công suất 2.10⁶W và hiệu suất 30%. Hỏi với 1 tấn xăng máy bay có thể bay được bao nhiêu lâu? Năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4,6.10⁷ J/kg. 

Phương pháp giải

- Tính nhiệt lượng theo công thức: Q=q.D.V

- Tính công của động cơ theo công thức: A=Q.H

- Áp dụng công thức: t=A/P để tính thời gian bay

Hướng dẫn giải

- Công thực hiện của động cơ máy bay và nhiệt lượng của nhiên liệu là:

\(\begin{array}{*{20}{l}} {Q = q.m = {{4,6.10}^7}.1000 = {{4600.10}^7}J}\\ {A = Q.H = {{4600.10}^7}.0,3 = {{1380.10}^7}J} \end{array}\)

- Thời gian máy bay bay được là:

\(t = \frac{A}{P} = \frac{{{{1380.10}^7}}}{{{{2.10}^6}}} = 6900{\rm{s}} = {\rm{ }}1h55ph\)

Tính hiệu suất của động cơ một ô tô biết rằng khi ô tô chuyển động với vận tốc 72 km/h thì động cơ có công suất 20kW và tiêu thụ 20 lít xăng để chạy 200km. 

Phương pháp giải

- Tính nhiệt lượng theo công thức: Q=q.D.V

- Tính công của động cơ theo công thức: A=P.t

- Áp dụng công thức: H=A/Q để tính hiệu suất của động cơ

Hướng dẫn giải

- Công thực hiện của động cơ ô tô và nhiệt lượng của nhiên liệu là:

\(\begin{array}{l} Q = q.m = DVq = {0,7.10^3}{.0,02.46.10^6} = {644.10^6}J\\ A = P.t = P\frac{s}{v} = {2.10^4}.\frac{{{{2.10}^5}}}{{20}} = {2.10^8}J \end{array}\)

- Hiệu suất của động cơ là:

\(H = \frac{A}{Q} = \frac{{{{2.10}^8}}}{{{{644.10}^6}}} \approx 31\% \)

Gọi H là hiệu suất động cơ nhiệt, A là công động cơ thực hiện được, Q là nhiệt lượng toàn phần do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra, Q₁ là nhiệt lượng có ích, Q₂ là nhiệt lượng tỏa ra môi trường bên ngoài. Công thức tính hiệu suất nào sau đây đúng?

\(\begin{array}{l} A.\,\,\,H = \frac{{{Q_1} - {Q_2}}}{Q}\\ B.\,\,\,H = \frac{{{Q_2} - {Q_1}}}{Q}\\ C.\,\,\,H = \frac{{Q - {Q_2}}}{Q}\\ D.\,\,\,H = \frac{Q}{A} \end{array}\)

Phương pháp giải

Công thức tính hiệu suất: \(H = \frac{{Q - {Q_2}}}{Q}\)

Hướng dẫn giải

- Vì công có ích bằng nhiệt lượng toàn phần trừ đi nhiệt lượng tỏa ra môi trường nên:

\(H = \frac{{Q - {Q_2}}}{Q}\)

- Chọn C

Các kì của động cơ nổ bốn kì diễn ra theo thứ tự:

A. Hút nhiên liệu, đốt nhiên liệu, nén nhiên liệu, thoát khí.

B. Thoát khí, hút nhiên liệu, nén nhiên liệu, đốt nhiên liệu.

C. Hút nhiên liệu, nén nhiên liệu, thoát khí, đốt nhiên liệu.

D. Hút nhiên liệu, nén nhiên liệu, đốt nhiên liệu, thoát khí. 

Phương pháp giải

Sử dụng nội dung lí thuyết về động cơ nhiệt để trả lời câu hỏi này

Hướng dẫn giải

- Các kì của động cơ nổ bốn kì diễn ra theo thứ tự: hút nhiên liệu, nén nhiên liệu, đốt nhiên liệu, thoát khí.

- Chọn D

Từ công thức H = A/Q, ta có thể suy ra là đối với một xe ô tô chạy bằng động cơ nhiệt thì:

A. Công mà động cơ sinh ra tỉ lệ với khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy.

B. Công suất của động cơ tỉ lệ với khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy.

C. Vận tốc của xe tỉ lệ với khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy.

D. Quãng đường xe đi được tỉ lệ với khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy. 

Phương pháp giải

Công thức tính công của động cơ nhiệt: A = H.Q = H.q.m

⇒ công mà động cơ sinh ra tỉ lệ với khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy

Hướng dẫn giải

- Từ công thức H = A/Q, trong đó Q = m.q

m là khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy; q là năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu

⇒ A = H.Q = H.q.m

Suy ra là đối với một xe ô tô chạy bằng động cơ nhiệt thì công mà động cơ sinh ra tỉ lệ với khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy.

- Chọn A.

Người ta dùng một máy hơi nước hiệu suất 10% để đưa nước lên độ cao 9m. Sau 5 giờ máy bơm được 720m3 nước. Tính:

a) Công suất có ích của máy.

b) Lượng than đá tiêu thụ. Biết năng suất tỏa nhiệt của than đá là 27.106 J/kg. 

Phương pháp giải

a)- Áp dụng công thức: A_ci = 10.m.h để tính công có ích của máy

- Áp dụng công thức: \({P_{ci}} = \frac{{{A_{ci}}}}{t} \) để tính công suất có ích của máy

b)- Tính nhiệt lượng tỏa ra theo công thức: 

\({Q = \frac{{{A_{ci}}}}{H}}\)

- Lượng than tiêu thụ được tính theo công thức: m=Q.q

Hướng dẫn giải

a)- Công có ích của máy để đưa nước lên độ cao 9m là:

A_ci = 10.m.h = 10.720000.9 = 64 800 000 J

- Công suất có ích của máy:

\({P_{ci}} = \frac{{{A_{ci}}}}{t} = \frac{{64800000}}{{5 \times 3600}} = 3600W\)

b, Nhiệt lượng mà than tỏa ra:

\(\begin{array}{*{20}{c}} {}&{H = \frac{{{A_{ci}}}}{Q}}\\ {}&{ \Rightarrow Q = \frac{{{A_{ci}}}}{H} = \frac{{64800000}}{{0,1}} = 648000000J} \end{array}\)

- Lượng than tiêu thụ là:

\(m = \frac{Q}{q} = \frac{{64800000}}{{{{27.10}^6}}} = 24kg\)

Hàng ngang

1. Tên hình thức truyền nhiệt trong chân không.

2. Tên hình thức truyền nhiệt chủ yếu trong chất rắn.

3. Tên hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chất lỏng.

4. Đại lượng nhiệt có cùng đơn vị của năng lượng.

5. Đại lượng cho biết khả năng tỏa nhiệt của nhiên liệu khi cháy.

6. Khi đến trạng thái này nhiệt độ của các vật trao đổi nhiệt với nhau đều bằng nhau.

7. Tên của dạng năng lượng mà dễ dàng có thể chuyển hóa thành nhiệt năng.

8. Tên một cách làm thay đổi nhiệt năng.

9. Đại lượng này có đơn vị là J/kg.K.

Hàng dọc được tô sẫm.

Tên dạng năng lượng thường gặp nhất ở chương II.

Phương pháp giải

Vận dụng kiến thức về động cơ nhiệt để trả lời các câu hỏi, tìm từ thích hợp điền vào ô chữ và tìm ra ô chữ hàng dọc

Hướng dẫn giải

Hàng ngang

1. Bức xạ nhiệt

2. Dẫn nhiệt

3. Đối lưu

4. Nhiệt lượng

5. Năng suất tỏa nhiệt

6. Cân bằng nhiệt

7. Nhiệt năng

8. Thực hiện công

9. Nhiệt dung riêng

Tên hàng dọc được tô sẫm: Nhiệt năng