14.2 热机的效率-2024-2025学年物理九年级全一册同步学案（人教版）

14.2 热机的效率 学习目标 1.知道热值的概念，能简单计算燃料燃烧放出的热量。 2.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向。 3.知道热机效率，能说出提高机械效率采取的措施。 知识重点 知识点1.热值问题 1.燃料的燃烧是一种化学变化，燃料燃烧过程，把燃料的化学能转化为内能。 2.不同燃料的成分不同，储存的化学能也不同。相同质量的不同燃料在燃烧时放出的热量是不同的。为了描述燃料的燃烧特性，引入了热值。 3.燃料的热值：燃料完全燃烧放出的热量与燃料质量的比,叫做这种燃料的热值。符号: q，单位: J/kg 4. 燃料的热值公式：q =Q/m . 燃料燃烧放出热量计算: Q=mq 5.燃料的热值是燃料的一种特性. 同种燃料的热值相同. 知识点2.热机效率 1.燃料的有效利用：影响燃料有效利用的因素：a.燃料不完全燃烧，b.燃料散失很多，只有少部分被利用。 2.热机的能量流图：如图所示是热机的能量流图：由图可见，真正能转变为对外做的有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。 3.热机效率定义：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值，称为热机效率。 4.热机效率公式：η=W有/Q放 。式中，W有为做有用功的能量；Q放为燃料完全燃烧释放的能量。 5.提高热机效率的主要途径： ①改善燃烧环境，使燃料尽可能充分完全燃烧，提高燃料的燃烧效率。 ②尽量减小各种热散失。 ③减小各部件间的摩擦以减小因克服摩擦做功而消耗的能量。 ④充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率。 6.热机效率是热机性能的一个重要指标。由于热损失的原因比较多，所以热机的效率一般都较低，热机效率一定小于1 温馨提醒：地球就在我们的手中 1.热机，给人类文明带来了进步 ，也给生态环境造成污染。 对环境的影响： 大气污染、噪声污染、热污染、温室效应。 2.保护环境，减小污染措施. （1）利用绿色能源； （2）研究和开发低能耗、少污染的高性能热机； （3）控制和减少污染 。 考点一、燃料的热值及其计算 [例题1] （2023秋•扶沟县期中）下列说法中正确的是（　　） A．把一瓶柴油倒去一半，则剩下的柴油比热容变小 B．热传递中，温度总是从内能大的物体传递给内能小的物体 C．在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为柴油和空气混合物的内能 D．燃料燃烧得很充分，它的热值也不变 [例题2] （2023秋•梁溪区校级期中）如图是比较燃烧皿中两种燃料热值的实验装置。下列关于该实验的操作及分析正确的是（　　） A．两个燃烧皿中应分别装入种类不同、质量相同的燃料 B．实验时应控制烧杯中的液体升高的温度相同 C．实验时应控制燃料燃烧的时间相同 D．两只烧杯中应分别装入种类不同、质量相同的液体 [例题3] （2024春•仁寿县期中）为预防新型冠状病毒，公共场所的扶手可用75%的酒精进行擦拭。将一瓶酒精用去三分之一，则剩余酒精的密度、比热容和热值（　　） A．都不变 B．热值不变，密度、比热容变为原来的三分之二 C．都变为原来的三分之二 D．热值变为原来的三分之二，密度、比热容不变 [例题4] （2023秋•东乡区期中）关于热现象，下列说法正确的是（　　） A．燃料不完全燃烧时，燃料热值依旧不变 B．物体的温度不变，则它的内能也不变 C．物质的比热容与物体吸收或放出的热量有关 D．在热传递过程中，热量从内能多的物体传递到内能少的物体 [例题5] （2023秋•临渭区期中）砖的制作工艺流传数千年，从晒制到烧制，从青砖到红砖，小小的砖块见证了人类迈向文明的历程，下列说法正确的是（　　） A．晒制泥坯时，泥坯温度越高，含有的热量越多 B．烧制红砖时，燃料燃烧越充分，其热值越大 C．烧制红砖时，红砖的温度升高是从外界吸收了热量 D．冷却后的红砖没有内能 考点二、热效率的计算 [例题6] （2023秋•石狮市校级期中）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．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高 B．由乙图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 [例题7] （2022秋•越秀区校级期中）如图所示为甲、乙、丙三台使用不同燃料的热机完全燃烧1kg燃料所释放的内能和热机输出机械能的二维柱状图。三台热机的转速和效率始终保持不变。根据图中的信息，下列选项正确的是（　　） A．丙输出的机械能比甲少，所以丙的效率比甲低 B．在燃料完全燃烧放出相同热量时，乙输出机械能比甲少 C．在输出的机械能相同时，丙比乙消耗更多燃料 D．三台热机中，甲使用的燃料热值最大，效率最高 [例题8] （2023秋•南海区校级期中） 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．甲图中汽油机的燃料燃烧得不充分，就会降低燃料的热值 B．甲图是压缩冲程 C．由乙图可知该汽油机的效率是30% D．由乙图可知，在热机的能量损失中，机械能散热耗能最多 [例题9] （2021秋•荣县校级期中）某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的质量为2t，匀速行驶时所受阻力为车重的0.1倍，燃油的热值为4.6×107J/kg，g＝10N/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列计算结果错误的是（　　） ①汽车行驶速度是20m/s ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J ③汽车牵引力做功的功率是30kW ④汽车发动机的效率是20% A．① B．③ C．①和④ D．②和④ [例题10] （2023秋•香洲区校级期中）随着人们生活水平的提高，汽车已经进入千家万户，它给我们的生活提供了便利，促进了社会的发展。请你解答： （1）当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率会 （选填“升高”、“降低”或“不变”）。 （2）如图1所示为汽车发动机的四个冲程。图 所示的冲程是给汽车提供动力的。该汽油机飞轮的转速为1800r/min，则每秒钟对外做功 次。 （3）小明同学阅读了某发动机的说明书后，将发动机的能量流向制成了如图2所示的图表，请根据给出的信息计算：完全然烧0.2kg的汽油能够获得 J的能量，这些能量能产生 J的有用功。（汽油的热值为4.6×107J/kg） 知识升华 1.求解热效率方法 （1）热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。热机的效率是热机性能的一个重要指标。汽车发动机的效率、飞机发动机的效率、轮船发动机的效率均属于热机的效率，其公式为：η=。 （2）炉具的热效率：天然气燃烧放出的热量是炉具提供的总热量，Q总=Q放，水吸收的热量是有用的热量Q有=Q吸，则η=。 （3）电热水器的效率：电热丝所产生热量为Q总，总=Q放，水需要吸收热量为Q有，有=Q吸，则η=。 巩固提高 1. （2022秋•安溪县期中）在跨学科实践活动中，小华调查“家用燃料的变迁与合理使用”时发现，爷爷小时候使用柴草作为家用燃料；爸爸、妈妈小时候用煤炭，年轻的时候用液化气；如今小华家使用天然气。使用天然气为家用燃料，主要是天然气的（　　） A．密度较大 B．热值较大 C．比热容较大 D．沸点较高 2. （2023秋•咸阳校级期中）如图所示，甲、乙、丙、丁是单缸内燃机一个工作循环的四个冲程，该内燃机工作时飞轮转速为2400r/min。以下说法正确的是（　　） A．该内燃机四个冲程正确的顺序是丙、甲、丁、乙 B．该内燃机每秒完成20次做功冲程 C．丁冲程发生的能量转化为机械能转化为内能 D．甲、乙、丁三个冲程是靠飞轮的惯性完成的 3. （2020秋•蚌埠期中）依据你所学的热学知识，下列说法正确的是（　　） A．天然气燃烧越充分，其热值越大 B．物体吸收热量，温度不一定升高 C．汽车发动机用水做冷却物质，是因为水的比热容比较小 D．炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块不具有内能 4. （2021秋•温江区校级期中）下列关于比热容、热值的说法正确的是（　　） A．完全燃烧的汽油比不完全燃烧的汽油的热值最大 B．冰和水是同种物质，所以它们的比热容一样大 C．把煤磨成煤粉，把煤粉粘成煤粒，加大送风量，可以有效提高煤的热值 D．燃料的热值只跟燃料的种类有关，跟是否完全燃烧无关 5. （2023秋•贵州期中）火力发电厂通过燃烧煤而获得能量发电。若使用劣质煤，会因燃烧不充分而严重污染环境。质检部门检测煤的品质时主要是依据煤的下列哪种物理性质（　　） A．弹性 B．热值 C．质量 D．导热性 6. （2023春•京口区校级期中）为了比较两种燃料的热值，小明采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验，下列说法正确的是（　　） A．实验中需要保证两种燃料燃烧时间相同 B．通过调节铁圈A的位置，使温度计处于适当的高度 C．将两烧杯中的水换成比热容小的液体可以使实验现象更明显 D．如要进一步研究不同物质的吸热能力，只需将其中一个烧杯中的水换成等质量煤油 7. （2022秋•江阳区期末）《三国演义》中有“青梅煮酒”的典故，芒种节气正是青梅煮酒季，煮酒可利用水浴法对酒加热。质量为0.5kg的酒从20℃升高到40℃吸收的热量是 J，这是采用 使酒的内能增加的；若这些热量由天然气完全燃烧来提供，则至少需要燃烧 m3的天然气[c酒＝3.4×103J/（kg•℃），q天然气＝4×107J/m3]。 8. （2023秋•禹城市期末）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。图甲中，进气孔和排气孔都关闭，活塞向上运动，这个冲程为汽油机的 冲程；由图乙可知该汽油机的效率为 。 9. “页岩气”是蕴藏在岩层中的天然气，因其 （选填“比热容”或“热值”）较大，被誉为未来的能源“明星”；完全燃烧0.1m3天然气可放出 J的热量。（q天然气＝3.2×107J/m3） 10. （2023秋•兰山区期末）我们学校的伙房用天然气作燃料，给水加热、蒸米饭、蒸馒头等。已知：水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为q＝4.0×107J/m3。（不计热量损失） （1）完全燃烧3.15m3的天然气可以获得多少热量？ （2）这些热量最多可以使多少千克水从25℃升高到100℃？ 11. （2023秋•惠城区校级期末）周末，小惠一家人驾车出门旅行，已知该汽油小汽车以20m/s的速度匀速行驶时，发动机的功率为2×104W，发动机的效率为30%。若汽车以此速度行驶2.7×104m，求： （1）行驶时间是多少？ （2）牵引力做的功是多少？ （3）消耗汽油的质量是多少？（汽油的热值q汽＝4.5×107J/kg） 12. （2022秋•宛城区校级期末）随着人们生活水平的逐渐提高，小轿车已经走进了千家万户。前不久，小明家也新买回来了一辆小汽车，好奇的小明找出了小汽车如表列出的有关数据： 小汽车的质量1200kg 小汽车的额定功率2.5×104W 汽油的密度0.7×103kg/m3 100km耗油量8L 求：（1）为了防止发动机过热，汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度。8kg水在冷却系统中温度升高50℃，所吸收的热量是多少？ （2）汽车以额定功率在水平路面上以车速100km/h匀速行驶100km，汽车做的有用功？ （3）小汽车发动机的效率是多大？（汽油的热值q＝4.6×107J/kg） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 14.2 热机的效率 学习目标 1.知道热值的概念，能简单计算燃料燃烧放出的热量。 2.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向。 3.知道热机效率，能说出提高机械效率采取的措施。 知识重点 知识点1.热值问题 1.燃料的燃烧是一种化学变化，燃料燃烧过程，把燃料的化学能转化为内能。 2.不同燃料的成分不同，储存的化学能也不同。相同质量的不同燃料在燃烧时放出的热量是不同的。为了描述燃料的燃烧特性，引入了热值。 3.燃料的热值：燃料完全燃烧放出的热量与燃料质量的比,叫做这种燃料的热值。符号: q，单位: J/kg 4. 燃料的热值公式：q =Q/m . 燃料燃烧放出热量计算: Q=mq 5.燃料的热值是燃料的一种特性. 同种燃料的热值相同. 知识点2.热机效率 1.燃料的有效利用：影响燃料有效利用的因素：a.燃料不完全燃烧，b.燃料散失很多，只有少部分被利用。 2.热机的能量流图：如图所示是热机的能量流图：由图可见，真正能转变为对外做的有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。 3.热机效率定义：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值，称为热机效率。 4.热机效率公式：η=W有/Q放 。式中，W有为做有用功的能量；Q放为燃料完全燃烧释放的能量。 5.提高热机效率的主要途径： ①改善燃烧环境，使燃料尽可能充分完全燃烧，提高燃料的燃烧效率。 ②尽量减小各种热散失。 ③减小各部件间的摩擦以减小因克服摩擦做功而消耗的能量。 ④充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率。 6.热机效率是热机性能的一个重要指标。由于热损失的原因比较多，所以热机的效率一般都较低，热机效率一定小于1 温馨提醒：地球就在我们的手中 1.热机，给人类文明带来了进步 ，也给生态环境造成污染。 对环境的影响： 大气污染、噪声污染、热污染、温室效应。 2.保护环境，减小污染措施. （1）利用绿色能源； （2）研究和开发低能耗、少污染的高性能热机； （3）控制和减少污染 。 考点一、燃料的热值及其计算 [例题1] （2023秋•扶沟县期中）下列说法中正确的是（　　） A．把一瓶柴油倒去一半，则剩下的柴油比热容变小 B．热传递中，温度总是从内能大的物体传递给内能小的物体 C．在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为柴油和空气混合物的内能 D．燃料燃烧得很充分，它的热值也不变 【解答】解：A、比热容是物质的一种特性，只与物质的种类和状态有关，与物质的质量无关，因此把一瓶柴油倒去一半，则剩下的柴油比热容不变，故A错误； B、热传递是能量传递的过程，热量总是由温度高的物体传递给温度低的物体，故B错误； C、因为柴油机吸入气缸的只有空气，在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为空气的内能，故C错误； D、热值与质量和燃烧是否充分无关，只与燃料种类有关，燃料燃烧得很充分时，它的热值也不变，故D正确。 故选：D。 [例题2] （2023秋•梁溪区校级期中）如图是比较燃烧皿中两种燃料热值的实验装置。下列关于该实验的操作及分析正确的是（　　） A．两个燃烧皿中应分别装入种类不同、质量相同的燃料 B．实验时应控制烧杯中的液体升高的温度相同 C．实验时应控制燃料燃烧的时间相同 D．两只烧杯中应分别装入种类不同、质量相同的液体 【解答】解：AD．比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类、质量相同而燃料的种类不同、质量相同，故A正确、D错误； BC．质量相同的不同燃料完全燃烧释放的热量被相同质量的同种液体吸收，根据Δt，可以通过液体温度计示数变化来反应放出热量多少，从而判断两种燃料热值的大小，所以实验中不控制烧杯中的液体升高的温度，应让燃料燃烧完全燃烧，故BC错误。 故选：A。 [例题3] （2024春•仁寿县期中）为预防新型冠状病毒，公共场所的扶手可用75%的酒精进行擦拭。将一瓶酒精用去三分之一，则剩余酒精的密度、比热容和热值（　　） A．都不变 B．热值不变，密度、比热容变为原来的三分之二 C．都变为原来的三分之二 D．热值变为原来的三分之二，密度、比热容不变 【解答】解：密度、比热容是物质的特性，其大小只与物质的种类和状态有关，与物质的质量或体积无关，故将一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的密度和比热容不变；热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量和体积无关，故将一瓶酒精用去三分之一，则剩余酒精的热值也不变，故A正确。 故选：A。 [例题4] （2023秋•东乡区期中）关于热现象，下列说法正确的是（　　） A．燃料不完全燃烧时，燃料热值依旧不变 B．物体的温度不变，则它的内能也不变 C．物质的比热容与物体吸收或放出的热量有关 D．在热传递过程中，热量从内能多的物体传递到内能少的物体 【解答】解：A、热值是燃料的一种特性，燃料的热值只跟燃料的种类有关，跟其它因素都没有关系，所以燃料不完全燃烧时，燃料热值依旧不变，故A正确； B、内能大小跟质量、温度、状态、物质种类有关。物体的温度不变时，物体从固态变为液态，从液态变为气态。物体的内能都在增加，故B错误； C、物质的比热容跟物质的种类和状态有关，跟其它因素没有关系，所以物质的比热容与物体吸收或放出热量无关，故C错误； D、在热传递过程中，热量从温度高的物体传递到温度低的物体，故D错误。 故选：A。 [例题5] （2023秋•临渭区期中）砖的制作工艺流传数千年，从晒制到烧制，从青砖到红砖，小小的砖块见证了人类迈向文明的历程，下列说法正确的是（　　） A．晒制泥坯时，泥坯温度越高，含有的热量越多 B．烧制红砖时，燃料燃烧越充分，其热值越大 C．烧制红砖时，红砖的温度升高是从外界吸收了热量 D．冷却后的红砖没有内能 【解答】解：A、热量是一个过程量，只能说吸收（或者放出）了多少热量，不能说某物体含有多少热量，故A错误； B、燃料的热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，燃料燃烧越充分，其热值不变，故B错误； C、高温烧制时，通过热传递的方法从外界吸收了热量，增加砖块的内能，温度升高，故C正确； D、一切物体都有内能，故D错误。 故选：C。 考点二、热效率的计算 [例题6] （2023秋•石狮市校级期中）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．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高 B．由乙图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 【解答】解： A、根据图甲可知，两个气门关闭、活塞上行，为压缩冲程，此冲程活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高，故A正确； B、热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由图可知，输出有用机械能所占比例为：100%﹣36%﹣30%﹣6%＝28%，即该汽油机的效率为28%，故B错误； C、热值是燃料本身的一种特性，只与燃料本身决定，和燃料的质量、放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低无关，故C错误； D、冬天利用尾气中的余热给车内供暖，该举措可以提高能量的利用效率，但不能提高燃料的热值，故D错误。 故选：A。 [例题7] （2022秋•越秀区校级期中）如图所示为甲、乙、丙三台使用不同燃料的热机完全燃烧1kg燃料所释放的内能和热机输出机械能的二维柱状图。三台热机的转速和效率始终保持不变。根据图中的信息，下列选项正确的是（　　） A．丙输出的机械能比甲少，所以丙的效率比甲低 B．在燃料完全燃烧放出相同热量时，乙输出机械能比甲少 C．在输出的机械能相同时，丙比乙消耗更多燃料 D．三台热机中，甲使用的燃料热值最大，效率最高 【解答】解：如图所示，假设纵坐标轴的单位长度为1。 AD、由公式η100%可得，甲的效率为：η甲100%100%＝25%， 乙的效率为：η乙100%100%＝50%， 丙的效率为η丙100%100%＝25%， 可见，三部汽油机中，乙的效率最高，甲、丙的效率相同，故A错误，D错误； B、由图可知，在燃料完全燃烧放出相同热量时，乙输出机械能比甲多，故B错误； C、由图可知，在输出的机械能相同时，丙比乙消耗更多燃料，故C正确。 故选：C。 [例题8] （2023秋•南海区校级期中） 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．甲图中汽油机的燃料燃烧得不充分，就会降低燃料的热值 B．甲图是压缩冲程 C．由乙图可知该汽油机的效率是30% D．由乙图可知，在热机的能量损失中，机械能散热耗能最多 【解答】解：A、燃料的热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，因此甲图中汽油机的燃料燃烧得不充分，其热值不变，故A错误； B、两个气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，故B正确； C、热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由图可知，输出有用机械能所占比例为：100%﹣36%﹣30%﹣6%＝28%，即该汽油机的效率为28%，故C错误； D、由图乙可知，在热机的能量损失中，废气带走的能量最多，故D错误。 故选：B。 [例题9] （2021秋•荣县校级期中）某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的质量为2t，匀速行驶时所受阻力为车重的0.1倍，燃油的热值为4.6×107J/kg，g＝10N/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列计算结果错误的是（　　） ①汽车行驶速度是20m/s ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J ③汽车牵引力做功的功率是30kW ④汽车发动机的效率是20% A．① B．③ C．①和④ D．②和④ 【解答】解：①汽车行驶的时间为：t＝5min45s＝345s， 汽车的行驶速度为：v20m/s，故①正确； ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量为： Q放＝mq＝1.5kg×4.6×107J/kg＝6.9×107J，故②正确； ③汽车匀速行驶时所受牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等， 所以汽车匀速行驶时所受牵引力为： F＝f＝0.1G＝0.1mg＝0.1×2×103kg×10N/kg＝2×103N， 汽车牵引力做功的功率是： PFv＝2×103N×20m/s＝4×104W＝40kW，故③错误； ④该汽车牵引力所做的功为： W＝Fs＝2×103N×6.9×103m＝1.38×107J， 汽车发动机的效率η100%100%＝20%，故④正确。 故选：B。 [例题10] （2023秋•香洲区校级期中）随着人们生活水平的提高，汽车已经进入千家万户，它给我们的生活提供了便利，促进了社会的发展。请你解答： （1）当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率会 （选填“升高”、“降低”或“不变”）。 （2）如图1所示为汽车发动机的四个冲程。图 所示的冲程是给汽车提供动力的。该汽油机飞轮的转速为1800r/min，则每秒钟对外做功 次。 （3）小明同学阅读了某发动机的说明书后，将发动机的能量流向制成了如图2所示的图表，请根据给出的信息计算：完全然烧0.2kg的汽油能够获得 J的能量，这些能量能产生 J的有用功。（汽油的热值为4.6×107J/kg） 【解答】解：（1）汽车发动机工作时将内能转化为机械能，冒“黑烟”说明燃料燃烧不充分，做相同的有用功，消耗的燃料增多，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值变小，所以效率降低； （2）甲图中的两个阀门都关闭，活塞向上运动，是第二个冲程压缩程冲；乙图中的进气阀门关闭，排气阀门打开，活塞向上运动，是第四个冲程排气冲程；丙图中进气阀门打开，排气阀门关闭，活塞向下运动，是第一个冲程吸气程冲；丁图中的两个阀门都关闭，活塞向下运动，火花塞点火，是第三个冲程做功冲程；因为做功冲程将内能转化为机械能是丁图，所以给汽车提供动力的是丁图； 因为汽车发动机工作时，四个冲程做一次功，飞轮转2转，所以该汽油机每秒钟做功的次数为n15次； （3）完全燃烧0.2kg的汽油产生的热量：Q放＝mq＝0.2kg×4.6×107J/kg＝9.2×106J， 由图2可知，汽车输出的有用功所占总能量的比例为：100%一33%﹣30%﹣7%＝30%，即汽车的效率为＝30%， 则产生的有用功：W有用＝ηQ放＝30%×9.2×106J＝2.76×106J。 故答案为：（1）降低；（2）丁；15；（3）9.2×106；2.76×106。 知识升华 1.求解热效率方法 （1）热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。热机的效率是热机性能的一个重要指标。汽车发动机的效率、飞机发动机的效率、轮船发动机的效率均属于热机的效率，其公式为：η=。 （2）炉具的热效率：天然气燃烧放出的热量是炉具提供的总热量，Q总=Q放，水吸收的热量是有用的热量Q有=Q吸，则η=。 （3）电热水器的效率：电热丝所产生热量为Q总，总=Q放，水需要吸收热量为Q有，有=Q吸，则η=。 巩固提高 1. （2022秋•安溪县期中）在跨学科实践活动中，小华调查“家用燃料的变迁与合理使用”时发现，爷爷小时候使用柴草作为家用燃料；爸爸、妈妈小时候用煤炭，年轻的时候用液化气；如今小华家使用天然气。使用天然气为家用燃料，主要是天然气的（　　） A．密度较大 B．热值较大 C．比热容较大 D．沸点较高 【解答】解：天然气的热值较大，完全燃烧相同质量的天然气和其他燃料相比，天然气放出的热量多，故B正确。 故选：B。 2. （2023秋•咸阳校级期中）如图所示，甲、乙、丙、丁是单缸内燃机一个工作循环的四个冲程，该内燃机工作时飞轮转速为2400r/min。以下说法正确的是（　　） A．该内燃机四个冲程正确的顺序是丙、甲、丁、乙 B．该内燃机每秒完成20次做功冲程 C．丁冲程发生的能量转化为机械能转化为内能 D．甲、乙、丁三个冲程是靠飞轮的惯性完成的 【解答】解：A、甲图中两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程， 乙图是进气门打开，排气门关闭，此时活塞向下运动，是吸气冲程， 丙图中进气门关闭，排气门打开，此时活塞向上运动，是排气冲程， 丁图中两个气门都关闭，火花塞点火，此时活塞向下运动，是做功冲程， 所以，该内燃机一个工作循环的四个冲程正确的顺序是乙、甲、丁、丙，故A错误； B、由题知，该内燃机工作时飞轮转速为2400r/min＝40r/s，因飞轮每转2周对外做功一次，所以该内燃机每秒完成20次做功冲程，故B正确； C、丁冲程是做功冲程，该冲程中将内能转化为机械能，故C错误； D、内燃机4个冲程中只有做功冲程将内能转化为机械能获得动力，其它三个冲程都是靠惯性来完成，所以，甲、乙、丙三个冲程是靠惯性完成的，故D错误。 故选：B。 3. （2020秋•蚌埠期中）依据你所学的热学知识，下列说法正确的是（　　） A．天然气燃烧越充分，其热值越大 B．物体吸收热量，温度不一定升高 C．汽车发动机用水做冷却物质，是因为水的比热容比较小 D．炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块不具有内能 【解答】解：A、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度、放出热量的多少以及燃烧温度的高低等均无关，故A错误； B、物体吸热时，内能增大，但温度不一定升高，例如：晶体在熔化过程中虽然继续吸热，但温度是不变的。故B正确； C、汽车发动机用水做冷却物质，是因为水的比热容比较大，故C错误。 D、炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块也具有内能，故D错误； 故选：B。 4. （2021秋•温江区校级期中）下列关于比热容、热值的说法正确的是（　　） A．完全燃烧的汽油比不完全燃烧的汽油的热值最大 B．冰和水是同种物质，所以它们的比热容一样大 C．把煤磨成煤粉，把煤粉粘成煤粒，加大送风量，可以有效提高煤的热值 D．燃料的热值只跟燃料的种类有关，跟是否完全燃烧无关 【解答】解：A、因为热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料是否充分燃烧无关，故A错误； B、冰熔化成水，它的质量不变，水和冰的比热容由于状态不同，它们的比热容也不同，故B错误； CD、热值是燃料的一种特性，和燃料是否燃烧、是否完全燃烧、密度、存放时间的长短无关，故C错误，D正确。 故选：D。 5. （2023秋•贵州期中）火力发电厂通过燃烧煤而获得能量发电。若使用劣质煤，会因燃烧不充分而严重污染环境。质检部门检测煤的品质时主要是依据煤的下列哪种物理性质（　　） A．弹性 B．热值 C．质量 D．导热性 【解答】解：热值是燃料的一种特性，相同质量的不同燃料，热值越大，完全燃烧时放出的热量越多。所以常用热值来区分煤炭的优劣，故B正确、ACD错误。 故选：B。 6. （2023春•京口区校级期中）为了比较两种燃料的热值，小明采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验，下列说法正确的是（　　） A．实验中需要保证两种燃料燃烧时间相同 B．通过调节铁圈A的位置，使温度计处于适当的高度 C．将两烧杯中的水换成比热容小的液体可以使实验现象更明显 D．如要进一步研究不同物质的吸热能力，只需将其中一个烧杯中的水换成等质量煤油 【解答】解： A、实验中采用的是控制变量法，需要控制两种燃料的质量相同，并且全部燃烧，不需要控制燃烧时间相同，故A错误； B、实验中通过调节铁圈B的位置，使温度计处于适当的高度，故B错误； C、将两烧杯中的水换成比热容小的液体，在吸收相同热量时，比热容越小，温度变化越大，可以使实验现象更明显，故C正确； D、如要进一步研究不同物质的吸热能力，实验中需要用相同的热源加热，即用相同的燃料进行加热，还需要将其中一个烧杯中的水换成等质量的煤油，故D错误。 故选：C。 7. （2022秋•江阳区期末）《三国演义》中有“青梅煮酒”的典故，芒种节气正是青梅煮酒季，煮酒可利用水浴法对酒加热。质量为0.5kg的酒从20℃升高到40℃吸收的热量是 J，这是采用 使酒的内能增加的；若这些热量由天然气完全燃烧来提供，则至少需要燃烧 m3的天然气[c酒＝3.4×103J/（kg•℃），q天然气＝4×107J/m3]。 【解答】解：（1）酒吸收的热量为： Q吸＝c酒m（t﹣t0）＝3.4×103J/（kg•℃）×0.5kg×（40℃﹣20℃）＝3.4×104J。 （2）水浴法对酒加热，酒吸收热量，温度升高，是利用热传递的方法改变内能； （3）由题知，Q吸＝Q放， 由Q放＝qV可得，需要天然气的体积： V0.00085m3。 故答案为：3.4×104；热传递；0.00085。 8. （2023秋•禹城市期末）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。图甲中，进气孔和排气孔都关闭，活塞向上运动，这个冲程为汽油机的 冲程；由图乙可知该汽油机的效率为 。 【解答】解：根据图甲可知，两个气门关闭、活塞上行，为压缩冲程； 热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由图可知，输出有用机械能所占比例为：100%﹣36%﹣30%﹣6%＝28%，即该汽油机的效率为28%。 故答案为：压缩；28%。 9. “页岩气”是蕴藏在岩层中的天然气，因其 （选填“比热容”或“热值”）较大，被誉为未来的能源“明星”；完全燃烧0.1m3天然气可放出 J的热量。（q天然气＝3.2×107J/m3） 【解答】解：页岩气的热值比较大； 完全燃烧0.1m3页岩气可放出的热量：Q放＝Vq天然气＝0.1m3×3.2×107J/m3＝3.2×106J。 故答案为：热值；3.2×106。 10. （2023秋•兰山区期末）我们学校的伙房用天然气作燃料，给水加热、蒸米饭、蒸馒头等。已知：水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为q＝4.0×107J/m3。（不计热量损失） （1）完全燃烧3.15m3的天然气可以获得多少热量？ （2）这些热量最多可以使多少千克水从25℃升高到100℃？ 【解答】解：（1）天然气的热值为q＝4.0×107J/m3，完全燃烧V＝3.15m3的天然气可以获得热量： Q放＝Vq＝3.15m3×4.0×107J/m3＝1.26×108J； （2）这些热量最多可以使水从25℃升高到100℃的水的质量为： m400kg。 答：（1）完全燃烧3.15m3的天然气可以获得1.26×108J热量。 （2）这些热量最多可以使400千克水从25℃升高到100℃。 11. （2023秋•惠城区校级期末）周末，小惠一家人驾车出门旅行，已知该汽油小汽车以20m/s的速度匀速行驶时，发动机的功率为2×104W，发动机的效率为30%。若汽车以此速度行驶2.7×104m，求： （1）行驶时间是多少？ （2）牵引力做的功是多少？ （3）消耗汽油的质量是多少？（汽油的热值q汽＝4.5×107J/kg） 【解答】解：（1）行驶时间t1350s； （2）因为牵引力的功率PFv，所以牵引力F1000N； 牵引力做的功W＝Fs＝1000N×2.7×104m＝2.7×107J； （3）汽油燃烧放出的热量Q放9×107J； 消耗汽油的质量m2kg。 答：（1）行驶时间是1350s； （2）牵引力做的功为2.7×107J； （3）消耗汽油的质量2kg。 12. （2022秋•宛城区校级期末）随着人们生活水平的逐渐提高，小轿车已经走进了千家万户。前不久，小明家也新买回来了一辆小汽车，好奇的小明找出了小汽车如表列出的有关数据： 小汽车的质量1200kg 小汽车的额定功率2.5×104W 汽油的密度0.7×103kg/m3 100km耗油量8L 求：（1）为了防止发动机过热，汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度。8kg水在冷却系统中温度升高50℃，所吸收的热量是多少？ （2）汽车以额定功率在水平路面上以车速100km/h匀速行驶100km，汽车做的有用功？ （3）小汽车发动机的效率是多大？（汽油的热值q＝4.6×107J/kg） 【解答】解： （1）水吸收的热量： Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×8kg×50℃＝1.68×106J； （2）汽车以额定功率在水平路面上以车速100km/h匀速行驶100km，所用的时间t1h， 汽车做的有用功：W＝Pt＝2.5×104W×3600s＝9×107J； （3）消耗汽油的体积： V＝8L＝8dm3＝8×10﹣3m3， 根据ρ可得，汽车行驶100km耗油的质量： m＝ρV＝0.7×103kg/m3×8×10﹣3m3＝5.6kg， 这些汽油完全燃烧放出的热量： Q放＝mq＝5.6kg×4.6×107J/kg＝2.576×108J； 汽车发动机的效率； η100%≈34.9%。 答：（1）8kg水在冷却系统中温度升高50℃，所吸收的热量是1.68×106J； （2）汽车以额定功率在水平路面上以车速100km/h匀速行驶100km，汽车做的有用功为9×107J； （3）小汽车发动机的效率是34.9%。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$