14.2 热机的效率（知识框架+知识点解读+考点解析+巩固训练）-2024-2025学年九年级物理全一册同步点拨与训练（人教版）

14.2 热机的效率 一、燃料的热值 1.燃料 （1）燃料的种类：固体燃料有木柴、煤炭等；液体燃料有汽油、柴油、酒精灯；气体燃料有煤气、天然气等。 （2）燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。 2.燃料的热值 由于燃料的成分不同，相同质量的不同燃料在完全燃烧时放出的热量不同，在物理学中用热值来表示燃料完全燃烧时放热本领的大小。 （1）定义：我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值（q）。（比值定义法）热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 （2）单位：焦每千克，符号：J/kg。有些气体的热值单位为：J/m3。热值大的物质常用作航空航天燃料。 （3）燃料燃烧放出的热量计算公式：或 （用哪个公式计算取决于热值的单位）。 （4）热值的物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。如木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示：1kg木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J。 （5）常见燃料的热值表 （6）特点：热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃料燃烧放出热量的多少以及燃料是否完全燃烧无关。 二、热机的效率 1.燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。如图所示： 2.锅炉的效率 （1）锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。 （2）提高锅炉燃料利用率的途径：一、让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等；二、减少热量损失，如加大有效受热面积等。 3.内燃机中热量燃烧的能量流向图 4.热机效率 （1）定义：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率（η）。（比值定义法） （2）计算公式： 特别提醒 公式中的指的是燃料完全燃烧释放的能量，用或 计算。不要与比热容中的放热计算公式混淆。 （3）物理意义：热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。 （4）提高热机效率的方法 ①使燃料充分燃烧；②尽量减少各种热量损失；③利用废气的能量；（废气带走的能量最多）④注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 【方法点拨】（1）某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫这种燃料的热值。从定义上看，热值是燃料的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等无关。 （2）进行热值的相关计算时，先明确热值的单位，再选用合适的燃料燃烧放热的计算公式。例如，若是以“J/m3”为单位，则用Q放 ＝Vq计算；若是以“J/kg”为单位，则用Q放 ＝qm计算。 （3）解答时要注意燃料完全燃烧放出的热量完全被水吸收，从而建立等式关系Q放=Q吸。 1．（23-24九年级上·全国·单元测试）北京冬奥会的火炬中使用的燃料是氢，这是因为氢的热值 。燃料燃烧一段时间后，其热值 。 2．2024年5月3日，长征五号运载火箭成功将探月工程嫦娥六号送入预定轨道。火箭升空时，燃料燃烧释放的内能转化为 能，燃料燃烧时，质量 ，热值 。 3．（2024·江苏徐州·三模）氢气的热值为 ，完全燃烧0.1kg氢气可以放出 J 的热量，这些热量可以使 100kg水温度从20℃升高到 ℃。作为燃料，氢气燃烧后的生成物仅为水，和煤炭相比具有 的特点。[] 4．（2024·河北邢台·模拟预测）天然气在燃烧过程中由 能转化为内能。若天然气的热值为，完全燃烧天然气放出的热量是 J。若这些热量全部被水吸收，可在一个标准大气压下将 kg的水从50℃加热到沸腾。[水的比热容：] 【方法点拨】（1）热机的效率与功率、做功的多少无关。提高热机的效率的方法：①使燃料充分燃烧；②尽量减少各种热量损失；③利用废气的能量；（废气带走的能量最多）④注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 （2）对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。 （3）燃料加热效率（化学能转化为内能） 5．（23-24九年级下·全国·随堂练习）下列提高燃料的利用率、节约燃料的措施中正确的是（　　） A．充分利用余热，减少烟气带走热量 B．增大燃料燃烧面积，提供充足氧气 C．增大受热面积，受热物体尽量使用良导体 D．以上措施都正确 6．（2024·陕西西安·模拟预测）如图是甲、乙两台汽油机燃烧同种燃油的能量流向及比例的饼形图，下列正确的是（　　） A．行驶同样的里程，甲更省油 B．若增加燃烧同种燃油的质量，甲汽油机的机械效率可以更高 C．乙汽油机做有用功的比例比甲汽油机大，乙的机械效率更大 D．若燃烧质量相同的同种燃油，乙汽油机各种能量损失的总和更多 7．（2024·安徽合肥·三模）为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，我市部分农村地区已经使用上了天然气烧水煮饭。小鸣同学用他家的天然气灶将质量为2kg，初温为20℃的水加热到100℃，消耗了的天然气，则此天然气灶的热效率为 %。[水的比热容，天然气的热值] 8．（2024·湖南长沙·二模）氢能源作为新型能源，其热值大，有着巨大的开发使用潜力。1kg氢能源完全燃烧放出的热量为 J。若有21%的热量被水吸收，可以使 kg的水从20℃升高到70℃。（液氢的热值q液氢＝1.4×108J/kg，水的比热容） 9．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在汽缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以70kW的功率匀速行驶0.5h，消耗了 2kg燃料，汽车发动机做的功为 J，该发动机的效率为 。（氢的热值为） 10．（2024·湖北宜昌·三模）如图所示是汽油机四个冲程中的 冲程。某汽油机在一段时间内消耗了500 g汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出的热量是 J；若该汽油机的效率为30%，则它消耗 500g汽油输出的机械能是 J。（q汽油=4.6×107J/kg） 【方法点拨】探究不同燃料的热值的实验方法： 转换法：加热质量和初温相同的液体，观察升高的温度，判断两种燃料完全燃烧释放的热量的大小，比较两种燃料的热值。 控制变量法：相同质量的不同燃料，给质量和初温相同的液体进行加热。 特别注意：（1）两种燃料都要燃烧完全，不是燃烧相同时间。（2）燃料不同，被加热的液体相同。 11．（2024·江苏扬州·二模）为比较不同燃料燃烧放热能力的差异，小明设计了如图甲、乙所示的两组对比实验．实验装置完全相同、烧杯内水的初温、质量也都相同．实验中忽略热量的散失，且两种燃料燃烧时均匀放热。 (1)实验中还应控制燃料燃烧的 （选填“时间”或“质量”）相同； (2)燃料烧完后，画出水的温度随时间变化的关系图象如图丙所示．则燃料1与燃料2的热值之比为 ； 另一组同学用如图丁所示器材探究不同物质吸热升温的现象的实验： (3)两个相同的容器中装入沙子和水的质量应该 （选填“不同”或“相同”）； (4)两种物质吸收热量的多少可通过液体 （选填“升高的温度”或“加热时间”）比较。 12．（2024·内蒙古通辽·模拟预测）在探究比热容和热值大小的实验中，如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯中两种液体的质量相同。 燃料 加热前液体温度（℃） 燃料燃尽时液体温度（℃） 燃料的热值（J/kg） 1 15 30 2.4×107 2 15 25 (1)若要比较不同物质的吸热本领： ①选择了甲丙两图进行实验； ②该实验是通过比较 来间接反映液体吸收热量的多少（选填“升高的温度”或“加热时间”）； ③由图丁知，液体 的吸热能力更强； (2)若要比较不同燃料的热值： ①选择甲乙两图进行实验； ②在研究不同燃料热值的实验中，记录的数据如表所示。请根据表中数据计算：在忽略热量损失的情况下，燃料2的热值是 J/kg。 1．2024年5月3日，搭载娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场发射成功。长征五号遥八运载火箭的燃料主要为液态氢，是因为液氢的 大；火箭加速升空时，氢的热值 （选填“变小”“不变”或“变小”）。 2．（2024·甘肃武威·模拟预测）汽车发动机一般是汽油机，在做功冲程中把燃料燃烧产生的内能转化为 能；完全燃烧10kg的汽油能够释放 J能量。（汽油的热值为4.6×107J/kg） 3．（2024·黑龙江绥化·模拟预测）氢能源汽车以氢为燃料，氢燃料的主要优点是 大、无污染。某辆氢能源汽车以35kW的功率在平直的公路上匀速行驶2h，消耗了4kg氢燃料，该氢能源汽车发动机的效率是 。（氢的热值q=1.4×108J/kg） 4．（2024·安徽滁州·二模）酒精的热值为，水的比热容为。用酒精灯加热水，若加热效率为50%，则消耗2.1g酒精可以使200g水的温度升高 ℃（水未沸腾）。 5．（2024·辽宁·中考真题）汽油机在 冲程中将内能转化为机械能。若某汽车的汽油机在一段时间内所做的有用功为，效率为25%，则该汽油机在这段时间内消耗 kg的汽油（汽油的热值取）。 6．（2024·河北邯郸·二模）人类发展史也是利用燃料的历史，干木柴、煤、天然气的放热本领各不相同，是因为它们的 （选填“热量”“热值”或“比热容”）不同，完全燃烧0.28m3的天然气放出热量的42%被水吸收，可将 kg的20℃水烧开，这是通过 方式改变水的内能。[已知大气压为标准大气压，q天然气=3.0×107J/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)] 7．（2024·河北邢台·模拟预测）用煤气灶把初温为20℃、质量为2kg的水加热到70℃，水吸收的热量为 J。若煤气燃烧时放出的热量全部被水吸收，则需要完全燃烧 kg的煤气。事实上，将这壶水加热到70℃需要的煤气质量更多，若使用的煤气质量为0.025kg，则在此过程中煤气的加热效率为 。[水的比热容为，煤气的热值为] 8．（2024·山东济南·模拟预测）在常温下，采用压缩体积的办法，将石油气液化后储存在钢罐的过程中，下列选项中不变的是（    ） A．分子间隙 B．内能 C．热值 D．体积 9．（23-24九年级上·河北石家庄·期末）下列说法正确的是（　　） A．热机消耗的燃料越多，效率就越高 B．同一物体，温度越高，所含热量越多 C．热传递中热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递 D．质量、初温相同的水和煤油放出相同的热量后，水的温度高于煤油的温度 10．（23-24九年级上·辽宁盘锦·期末）随着人们生活水平的提高，汽车走进千家万户，关于小汽车的知识说法正确的是（　　） A．汽油的热值比柴油大，大多数小汽车用汽油机做发动机 B．发动机做功冲程将内能转化为机械能 C．精心保养可使发动机的效率达到100% D．排出的尾气对环境没有任何污染 11．（2024·陕西·中考真题）涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轴发动机，其大致工作过程是：空气通过进气道进入压气机，被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动力。该发动机工作过程中的相关说法正确的是（　　） A．燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机效率越高 B．燃料和压缩空气混合后，燃料的热值增大 C．压气机压缩空气，空气的内能减小 D．高温高压气体推动涡轮转动时，将机械能转化为内能 12．（2024·江苏南京·二模）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同。下列说法正确的是（　　） A．比较不同液体吸热升温现象，可以选择甲丙两图 B．比较不同液体吸热升温现象，可以选择乙丙两图 C．比较不同燃料燃烧放出热量，可以选择乙丙两图 D．比较不同燃料燃烧放出热量，可以选择甲丙两图 13．（2024·辽宁盘锦·三模）如图是某内燃机的能量流向图。下列有关说法正确的是（　　） A．①是废气带走的热量 B．该内燃机是在压缩冲程获得动力 C．该内燃机的效率为28% D．改进构造减小摩擦可提高③所占百分比 14．（2024·四川成都·三模）在物理老师的指导下，小刘在实验室进行如图所示的探究：用两个规格不同的电加热器加热放在相同两个烧杯里的甲、乙两种液体，。该过程中忽略液体蒸发且加热器产生的热量全部被液体吸收，得到如图丙所示的温度与加热时间的图线。前12min甲、乙两杯液体吸收的热量情况如图丁所示，已知酒精的热值为。下列说法正确的是（    ） A．前12min，甲、乙两杯液体吸收热量相同 B．甲液体的比热容 C．两种液体的比热容大小关系为 D．若用酒精灯加热甲杯液体升温，消耗酒精12g，则其加热效率为65% 15．（2024·山东济南·二模）小王对燃料的热值很感兴趣，于是自己设计实验来探究酒精和碎纸片的热值大小。 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 2.4×106 碎纸片 15 25 ？ （1）为保证实验结论的可靠，以及方便比较，小王同学在实验中应保持 、 以及两个烧杯都应相同； （2）实验数据记录如表，根据表中数据，计算出碎纸片的热值是 J/kg； （3）通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏 （大/小），出现这样情况的主要原因是 。（写出一点） 16．（23-24九年级上·河北石家庄·期末）小明组装了图所示的装置探究煤油和菜籽油的热值大小。 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃ 10g煤油 20 80 ① 20 50 （1）小明设计的实验数据表格如上表，其中①处内容漏写了，请你帮他补充完整： ； （2）为使实验现象明显，烧杯中水的质量应适当 （选填“大”或“小”）一些； （3）由表中记录数据可知， 的热值大； 【拓展】实验后小明根据实验数据，利用公式Q=cmΔt算出了A烧杯中的水吸收的热量，再结合“10g煤油”这一数据，算出的煤油热值偏小，原因是 。 17．（23-24八年级下·北京·期中）天然气是一种节能环保的能源，某燃气热水器将20L的水从20℃加热到80℃，完全燃烧了0.21m3的煤气。求：［已知：c水=4.2×103J/（kg·℃），ρ水=1.0×103kg/m3，q气=4×107J/m3］ （1）水吸收的热量是多少J？ （2）煤气燃烧放出的热量是多少J？ （3）该燃气热水器烧水的效率是多大？ 18．（23-24八年级下·河北张家口·期末）汽车是我们经常使用的代步工具，已知一汽车以10m/s的速度在平直公路上匀速行驶23km，此过程消耗了汽油3kg。 （1）计算完全燃烧3kg汽油，放出的热量为多少？（） （2）该车在以10m/s的速度匀速行驶时，牵引力的功率为，那么该汽车在这个过程受到的阻力为多少？ （3）该车的汽油机效率为多少？ 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 14.2 热机的效率 一、燃料的热值 1.燃料 （1）燃料的种类：固体燃料有木柴、煤炭等；液体燃料有汽油、柴油、酒精灯；气体燃料有煤气、天然气等。 （2）燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。 2.燃料的热值 由于燃料的成分不同，相同质量的不同燃料在完全燃烧时放出的热量不同，在物理学中用热值来表示燃料完全燃烧时放热本领的大小。 （1）定义：我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值（q）。（比值定义法）热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 （2）单位：焦每千克，符号：J/kg。有些气体的热值单位为：J/m3。热值大的物质常用作航空航天燃料。 （3）燃料燃烧放出的热量计算公式：或 （用哪个公式计算取决于热值的单位）。 （4）热值的物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。如木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示：1kg木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J。 （5）常见燃料的热值表 （6）特点：热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃料燃烧放出热量的多少以及燃料是否完全燃烧无关。 二、热机的效率 1.燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。如图所示： 2.锅炉的效率 （1）锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。 （2）提高锅炉燃料利用率的途径：一、让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等；二、减少热量损失，如加大有效受热面积等。 3.内燃机中热量燃烧的能量流向图 4.热机效率 （1）定义：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率（η）。（比值定义法） （2）计算公式： 特别提醒 公式中的指的是燃料完全燃烧释放的能量，用或 计算。不要与比热容中的放热计算公式混淆。 （3）物理意义：热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。 （4）提高热机效率的方法 ①使燃料充分燃烧；②尽量减少各种热量损失；③利用废气的能量；（废气带走的能量最多）④注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 【方法点拨】（1）某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫这种燃料的热值。从定义上看，热值是燃料的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等无关。 （2）进行热值的相关计算时，先明确热值的单位，再选用合适的燃料燃烧放热的计算公式。例如，若是以“J/m3”为单位，则用Q放 ＝Vq计算；若是以“J/kg”为单位，则用Q放 ＝qm计算。 （3）解答时要注意燃料完全燃烧放出的热量完全被水吸收，从而建立等式关系Q放=Q吸。 1．（23-24九年级上·全国·单元测试）北京冬奥会的火炬中使用的燃料是氢，这是因为氢的热值 。燃料燃烧一段时间后，其热值 。 【答案】 大 不变 【详解】[1]北京冬奥会的火炬中使用的燃料是氢，这是因为氢的热值大，和相同质量的其它燃料相比，氢完全燃烧时可以放出更多的热量。 [2]燃料的热值只与燃料种类有关，与燃料的质量无关，燃料燃烧一段时间后，其热值不变。 2．2024年5月3日，长征五号运载火箭成功将探月工程嫦娥六号送入预定轨道。火箭升空时，燃料燃烧释放的内能转化为 能，燃料燃烧时，质量 ，热值 。 【答案】 机械 变小 不变 【详解】[1]火箭加速升空，其机械能增大，此过程是燃料燃烧释放的内能转化为了火箭的机械能。 [2]质量指物体所含物质的多少，燃料燃烧时，质量变小。 [3]某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值，燃料燃烧时，其热值不变。 3．（2024·江苏徐州·三模）氢气的热值为 ，完全燃烧0.1kg氢气可以放出 J 的热量，这些热量可以使 100kg水温度从20℃升高到 ℃。作为燃料，氢气燃烧后的生成物仅为水，和煤炭相比具有 的特点。[] 【答案】 1.43×107 54 无污染 【详解】[1]完全燃烧0.1kg氢气可以放出的热量为 Q放=m1q=0.1 kg×14.3×107J/kg =1.43×107J [2]这些热量可使水温升高 所以最后水温将升高到 t=t0+∆t=20℃+35℃=55℃ [3]氢与煤炭相比，燃烧后对环境的污染要小的多。 4．（2024·河北邢台·模拟预测）天然气在燃烧过程中由 能转化为内能。若天然气的热值为，完全燃烧天然气放出的热量是 J。若这些热量全部被水吸收，可在一个标准大气压下将 kg的水从50℃加热到沸腾。[水的比热容：] 【答案】 化学 20 【详解】[1]天然气在燃烧过程中，消耗化学能，产生内能，将化学能转化为内能。 [2]完全燃烧天然气放出的热量是 [3]水的质量为 【方法点拨】（1）热机的效率与功率、做功的多少无关。提高热机的效率的方法：①使燃料充分燃烧；②尽量减少各种热量损失；③利用废气的能量；（废气带走的能量最多）④注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 （2）对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。 （3）燃料加热效率（化学能转化为内能） 5．（23-24九年级下·全国·随堂练习）下列提高燃料的利用率、节约燃料的措施中正确的是（　　） A．充分利用余热，减少烟气带走热量 B．增大燃料燃烧面积，提供充足氧气 C．增大受热面积，受热物体尽量使用良导体 D．以上措施都正确 【答案】D 【详解】充分利用余热，减少烟气带走热量，可以减少额外功；增大燃料燃烧面积，提供充足氧气，可以使燃料充分燃烧，放出更多的热量；增大受热面积，受热物体尽量使用良导体，可以充分利用热量，可以减少热量散失。以上三种措施都可以提高燃料的利用率、节约燃料。 故选D。 6．（2024·陕西西安·模拟预测）如图是甲、乙两台汽油机燃烧同种燃油的能量流向及比例的饼形图，下列正确的是（　　） A．行驶同样的里程，甲更省油 B．若增加燃烧同种燃油的质量，甲汽油机的机械效率可以更高 C．乙汽油机做有用功的比例比甲汽油机大，乙的机械效率更大 D．若燃烧质量相同的同种燃油，乙汽油机各种能量损失的总和更多 【答案】C 【详解】AC．由图可知，汽油机对外做功的能量是汽油机做的有用功，乙汽油机做有用功的比例比甲汽油机大，乙的机械效率更大，则行驶同样的里程，乙更省油，故A错误，C正确； B．机械效率是有用功在总功中的占比，若增加燃烧同种燃油的质量，甲的机械效率不变，故B错误； D．因为乙的机械效率更大，故若燃烧质量相同的同种燃油，乙汽油机各种能量损失的总和更少，故D错误。 故选C。 7．（2024·安徽合肥·三模）为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，我市部分农村地区已经使用上了天然气烧水煮饭。小鸣同学用他家的天然气灶将质量为2kg，初温为20℃的水加热到100℃，消耗了的天然气，则此天然气灶的热效率为 %。[水的比热容，天然气的热值] 【答案】32 【详解】水吸收的热量为 天然气完全燃烧释放的热量为 则此天然气灶的热效率为 8．（2024·湖南长沙·二模）氢能源作为新型能源，其热值大，有着巨大的开发使用潜力。1kg氢能源完全燃烧放出的热量为 J。若有21%的热量被水吸收，可以使 kg的水从20℃升高到70℃。（液氢的热值q液氢＝1.4×108J/kg，水的比热容） 【答案】 1.4×108 140 【详解】[1]1kg氢能源完全燃烧放出的热量为 Q=mq液氢＝1kg×1.4×108J/kg=1.4×108J [2]水吸收的热量为 水的质量为 9．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在汽缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以70kW的功率匀速行驶0.5h，消耗了 2kg燃料，汽车发动机做的功为 J，该发动机的效率为 。（氢的热值为） 【答案】 45% 【详解】[1]发动机做的功 [2]消耗2kg燃料放出的热量 该发动机的效率 10．（2024·湖北宜昌·三模）如图所示是汽油机四个冲程中的 冲程。某汽油机在一段时间内消耗了500 g汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出的热量是 J；若该汽油机的效率为30%，则它消耗 500g汽油输出的机械能是 J。（q汽油=4.6×107J/kg） 【答案】 压缩 【详解】[1]由题图可知，两气门关闭，活塞上移，是汽油机四个冲程中的压缩冲程。 [2]若这些汽油完全燃烧，可放出的热量是 [3]若该汽油机的效率为30%，根据可得，它消耗 500g汽油输出的机械能是 【方法点拨】探究不同燃料的热值的实验方法： 转换法：加热质量和初温相同的液体，观察升高的温度，判断两种燃料完全燃烧释放的热量的大小，比较两种燃料的热值。 控制变量法：相同质量的不同燃料，给质量和初温相同的液体进行加热。 特别注意：（1）两种燃料都要燃烧完全，不是燃烧相同时间。（2）燃料不同，被加热的液体相同。 11．（2024·江苏扬州·二模）为比较不同燃料燃烧放热能力的差异，小明设计了如图甲、乙所示的两组对比实验．实验装置完全相同、烧杯内水的初温、质量也都相同．实验中忽略热量的散失，且两种燃料燃烧时均匀放热。 (1)实验中还应控制燃料燃烧的 （选填“时间”或“质量”）相同； (2)燃料烧完后，画出水的温度随时间变化的关系图象如图丙所示．则燃料1与燃料2的热值之比为 ； 另一组同学用如图丁所示器材探究不同物质吸热升温的现象的实验： (3)两个相同的容器中装入沙子和水的质量应该 （选填“不同”或“相同”）； (4)两种物质吸收热量的多少可通过液体 （选填“升高的温度”或“加热时间”）比较。 【答案】(1)质量 (2)4：3 (3)相同 (4)加热时间 【详解】（1）为了比较不同燃料燃烧放热能力的差异，需要控制其他可能影响实验结果的因素。在本实验中，除了燃料种类不同外，还应控制燃料燃烧的质量相同，以确保放出的热量仅由燃料种类决定。因此，实验中还应控制燃料燃烧的质量相同。 （2）分析图丙可知，燃料1和燃料2分别燃烧后，水升高的温度不同。由于实验中忽略了热量的散失，且两种燃料燃烧时均匀放热，因此水吸收的热量等于燃料燃烧放出的热量。根据吸热公式Q吸​=cmΔt和燃料燃烧放热公式Q放​=mq，我们可以得到 由于实验中控制了燃料燃烧的质量相同，且水的初温和质量也相同，因此可以推导出燃料1与燃料2的热值之比等于水升高的温度之比的反比，即 （3）在探究不同物质吸热升温的现象的实验中，为了比较不同物质的吸热能力，需要控制其他可能影响实验结果的因素。因此，两个相同的容器中装入沙子和水的质量应该相同，以确保它们吸收的热量可以相互比较。 （4）由于实验中使用了相同的热源对沙子和水进行加热，因此它们吸收热量的多少可以通过加热时间的长短来比较。加热时间越长，说明物质吸收的热量越多。 12．（2024·内蒙古通辽·模拟预测）在探究比热容和热值大小的实验中，如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯中两种液体的质量相同。 燃料 加热前液体温度（℃） 燃料燃尽时液体温度（℃） 燃料的热值（J/kg） 1 15 30 2.4×107 2 15 25 (1)若要比较不同物质的吸热本领： ①选择了甲丙两图进行实验； ②该实验是通过比较 来间接反映液体吸收热量的多少（选填“升高的温度”或“加热时间”）； ③由图丁知，液体 的吸热能力更强； (2)若要比较不同燃料的热值： ①选择甲乙两图进行实验； ②在研究不同燃料热值的实验中，记录的数据如表所示。请根据表中数据计算：在忽略热量损失的情况下，燃料2的热值是 J/kg。 【答案】(1) 加热时间 B (2)1.6×107 【详解】（1）[1]实验中运用转换法通过观察加热施加来表示物质吸收热量的多少。 [2]图丁中，当AB两种物质升高相同的温度时，B加热的时间长，即吸收的热量多，说明B的吸热能力更强。 （2）由燃料1可知，液体升高15℃，吸收的热量为 燃料2燃烧放出的热量使液体升高10℃，则燃料2完全燃烧放出的热量为 燃料2的热值是 1．2024年5月3日，搭载娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场发射成功。长征五号遥八运载火箭的燃料主要为液态氢，是因为液氢的 大；火箭加速升空时，氢的热值 （选填“变小”“不变”或“变小”）。 【答案】 热值 不变 【详解】[1]火箭采用液氢作为火箭的燃料，不仅液态氢的密度小，而且具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。 [2]燃料热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，所以氢在消耗的过程中热值不变。 2．（2024·甘肃武威·模拟预测）汽车发动机一般是汽油机，在做功冲程中把燃料燃烧产生的内能转化为 能；完全燃烧10kg的汽油能够释放 J能量。（汽油的热值为4.6×107J/kg） 【答案】 机械 4.6×108 【详解】[1]汽油机的做功冲程把燃料燃烧产生的内能转化为机械能。 [2]完全燃烧10kg的汽油放出的热量 3．（2024·黑龙江绥化·模拟预测）氢能源汽车以氢为燃料，氢燃料的主要优点是 大、无污染。某辆氢能源汽车以35kW的功率在平直的公路上匀速行驶2h，消耗了4kg氢燃料，该氢能源汽车发动机的效率是 。（氢的热值q=1.4×108J/kg） 【答案】 热值 45% 【详解】[1]氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。 [2]牵引力所做的功为 W=Pt=35×1000W×2×3600s=2.52×108J 质量为4kg的氢燃料完全燃烧放出的热量 Q放=m氢q=4kg×1.4×108J/kg=5.6×108J 该氢能源汽车发动机的效率 4．（2024·安徽滁州·二模）酒精的热值为，水的比热容为。用酒精灯加热水，若加热效率为50%，则消耗2.1g酒精可以使200g水的温度升高 ℃（水未沸腾）。 【答案】37.5 【详解】完全燃烧2.1g酒精放出的热量为 由于加热效率是50%，所以，水吸收的热量为 根据可得，水吸收热量温度升高量为 5．（2024·辽宁·中考真题）汽油机在 冲程中将内能转化为机械能。若某汽车的汽油机在一段时间内所做的有用功为，效率为25%，则该汽油机在这段时间内消耗 kg的汽油（汽油的热值取）。 【答案】 做功 2 【详解】[1] 汽油机在做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压的燃气，燃气推动活塞，将内能转化为机械能。 [2] 汽油完全燃烧放出的热量为 则汽油的质量为 6．（2024·河北邯郸·二模）人类发展史也是利用燃料的历史，干木柴、煤、天然气的放热本领各不相同，是因为它们的 （选填“热量”“热值”或“比热容”）不同，完全燃烧0.28m3的天然气放出热量的42%被水吸收，可将 kg的20℃水烧开，这是通过 方式改变水的内能。[已知大气压为标准大气压，q天然气=3.0×107J/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)] 【答案】 热值 10.5 热传递 【详解】[1]热值是燃料的一种特性，由于干木柴、煤的热值不同，所以它们的放热本领不同。 [2]完全燃烧0.28m3的天然气放出的热量 Q放=Vq天然气=0.28m3×3.0×107J/m3=8.4×106J 水吸收的热量 Q吸=Q放×42%=8.4×106J×42%=3.528×106J 水的质量 [3]用天然气灶烧水的过程中，能量发生了转移，是通过热传递的方式使水的内能增加。 7．（2024·河北邢台·模拟预测）用煤气灶把初温为20℃、质量为2kg的水加热到70℃，水吸收的热量为 J。若煤气燃烧时放出的热量全部被水吸收，则需要完全燃烧 kg的煤气。事实上，将这壶水加热到70℃需要的煤气质量更多，若使用的煤气质量为0.025kg，则在此过程中煤气的加热效率为 。[水的比热容为，煤气的热值为] 【答案】 0.01 40% 【详解】[1]水吸收的热量为 [2]煤气燃烧时放出的热量全部被水吸收，，即，需要完全燃烧煤气 [3]加热效率无法达到，若使用的煤气质量为0.025kg，放出的热量为 则在此过程中煤气的加热效率为 8．（2024·山东济南·模拟预测）在常温下，采用压缩体积的办法，将石油气液化后储存在钢罐的过程中，下列选项中不变的是（    ） A．分子间隙 B．内能 C．热值 D．体积 【答案】C 【详解】A．将石油气液化后储存在钢罐的过程中，分子间隙变小，故A不符合题意； B．将石油气压缩过程中，对物体做功，内能增大，故B不符合题意； C．热值是燃料的一种特性，与种类有关，将石油气液化后储存在钢罐的过程中，热值不变，故C符合题意； D．将石油气液化后储存在钢罐的过程中，体积变小，故D不符合题意。 故选C。 9．（23-24九年级上·河北石家庄·期末）下列说法正确的是（　　） A．热机消耗的燃料越多，效率就越高 B．同一物体，温度越高，所含热量越多 C．热传递中热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递 D．质量、初温相同的水和煤油放出相同的热量后，水的温度高于煤油的温度 【答案】D 【详解】A．热机消耗的燃料越多，燃烧放出的热量越多，但用来做有用功的能量不确定，所以根据消耗燃料的多少不能判断热机效率的大小，故A错误； B．热量是物体吸收或放出多少，不能说所含热量，故B错误； C．热量总是从温度高的物体传向温度低的物体或者从物体的高温部分传向物体的低温部分，热量传递方向跟物体的内能没有关系，故C错误； D．质量相同、初温相同的水和煤油，放出相同的热量，因为Q＝cmΔt，而水的比热容大，所以由可知，水的温度变化小，故水的末温高一些，而煤油的末温低一些，故D正确。 故选D。 10．（23-24九年级上·辽宁盘锦·期末）随着人们生活水平的提高，汽车走进千家万户，关于小汽车的知识说法正确的是（　　） A．汽油的热值比柴油大，大多数小汽车用汽油机做发动机 B．发动机做功冲程将内能转化为机械能 C．精心保养可使发动机的效率达到100% D．排出的尾气对环境没有任何污染 【答案】B 【详解】A．虽然汽油的热值比柴油大，但是在做功冲程中，柴油机里燃气的压强比汽油机的大，柴油机一般用于大型机械，例如卡车、挖掘机；汽油机用于小型机械，例如小汽车、摩托车，汽油和柴油应用领域不同不是由热值决定的，故A错误； B．发动机做功冲程，燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故B正确； C．任何方法都不可能使汽油机的效率达到100%，故C错误； D．排出的尾气对环境是有污染的，故D错误。 故选B。 11．（2024·陕西·中考真题）涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轴发动机，其大致工作过程是：空气通过进气道进入压气机，被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动力。该发动机工作过程中的相关说法正确的是（　　） A．燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机效率越高 B．燃料和压缩空气混合后，燃料的热值增大 C．压气机压缩空气，空气的内能减小 D．高温高压气体推动涡轮转动时，将机械能转化为内能 【答案】A 【详解】A．使燃料燃烧越充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故A正确； B．热值是燃料的一种特性，大小取决于燃料的种类，与其它因素无关，燃料和压缩空气混合后，燃料的热值不变，故B错误； C．压气机压缩空气，压气机对空气做功，空气的内能增大，故C错误； D．高温高压气体推动涡轮转动时，消耗内能，将内能转化为机械能，故D错误。 故选Ａ。 12．（2024·江苏南京·二模）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同。下列说法正确的是（　　） A．比较不同液体吸热升温现象，可以选择甲丙两图 B．比较不同液体吸热升温现象，可以选择乙丙两图 C．比较不同燃料燃烧放出热量，可以选择乙丙两图 D．比较不同燃料燃烧放出热量，可以选择甲丙两图 【答案】A 【详解】AB．比较两种液体的比热容，必须控制燃料的种类相同，改变液体的种类，控制液体的质量相同，根据温度计的示数高低得出吸热多少，从而判断两种比热容的大小关系，应选择甲、丙两图进行实验，故A正确，B错误； CD．比较不同燃料热值大小要控制加热的液体种类、液体质量，改变燃料的种类，根据温度计的示数高低得出吸热多少，从而判断热值大小，因此选择甲、乙两图进行实验；故CD错误。 故选A。 13．（2024·辽宁盘锦·三模）如图是某内燃机的能量流向图。下列有关说法正确的是（　　） A．①是废气带走的热量 B．该内燃机是在压缩冲程获得动力 C．该内燃机的效率为28% D．改进构造减小摩擦可提高③所占百分比 【答案】C 【详解】A．内燃机的能量流向中，废气带走的能量占比最大，所以③是废气带走的热量，故A错误； B．内燃机是在做功冲程获得动力，内能转化为机械能，故B错误； C．该内燃机的效率为 故C正确； D．改进构造减小摩擦可提高机械效率，即提高有用机械能的占比，故D错误。 故选C。 14．（2024·四川成都·三模）在物理老师的指导下，小刘在实验室进行如图所示的探究：用两个规格不同的电加热器加热放在相同两个烧杯里的甲、乙两种液体，。该过程中忽略液体蒸发且加热器产生的热量全部被液体吸收，得到如图丙所示的温度与加热时间的图线。前12min甲、乙两杯液体吸收的热量情况如图丁所示，已知酒精的热值为。下列说法正确的是（    ） A．前12min，甲、乙两杯液体吸收热量相同 B．甲液体的比热容 C．两种液体的比热容大小关系为 D．若用酒精灯加热甲杯液体升温，消耗酒精12g，则其加热效率为65% 【答案】B 【详解】A．由图丁可知前12min甲液体吸收的热量小于乙液体吸收的热量，故A错误； B．由图丁可知12min甲液体吸收的热量为 252×103J=2.52×105J 由图丙可知12min甲液体升高的温度为 Δt=80℃-20℃=60℃ 甲液体比热容的大小为 故B正确； C．由图丁可知前12min甲液体吸收的热量小于乙液体吸收的热量，由图丙可知，在前12min甲液体升高的温度大于乙液体升高的温度，且甲、乙的质量相同，根据Q吸=cmΔt知 c甲<c乙 故C错误； D．酒精完全燃烧放出的热量 Q放=m酒q=0.012kg×3×107J/kg=3.6×105J 甲液体吸收的热量为 Q吸甲=252×103J=2.52×105J 其加热效率为 故D错误。 故选B。 15．（2024·山东济南·二模）小王对燃料的热值很感兴趣，于是自己设计实验来探究酒精和碎纸片的热值大小。 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 2.4×106 碎纸片 15 25 ？ （1）为保证实验结论的可靠，以及方便比较，小王同学在实验中应保持 、 以及两个烧杯都应相同； （2）实验数据记录如表，根据表中数据，计算出碎纸片的热值是 J/kg； （3）通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏 （大/小），出现这样情况的主要原因是 。（写出一点） 【答案】 水的质量 酒精和碎纸片的质量 1.2×106 小 存在热损失或者燃料没有完全燃烧 【详解】（1）[1][2]为了比较相同质量的酒精和碎纸片燃烧放出热量的多少，必须控制二者的质量相等、两个烧杯相同。 （2）[3]相同质量的酒精和碎纸片燃烧放热，酒精燃烧放出的热量可以将水的温度升高20℃，碎纸片燃烧放出的热量可以将水的温度升高10℃，可见酒精的热值是碎纸片的2倍，所以碎纸片的热值为1.2×106J/kg。 （3）[4][5]因为烧杯、空气吸收热量，并且燃料不可能完全燃烧，所以测得的热值会偏小。 16．（23-24九年级上·河北石家庄·期末）小明组装了图所示的装置探究煤油和菜籽油的热值大小。 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃ 10g煤油 20 80 ① 20 50 （1）小明设计的实验数据表格如上表，其中①处内容漏写了，请你帮他补充完整： ； （2）为使实验现象明显，烧杯中水的质量应适当 （选填“大”或“小”）一些； （3）由表中记录数据可知， 的热值大； 【拓展】实验后小明根据实验数据，利用公式Q=cmΔt算出了A烧杯中的水吸收的热量，再结合“10g煤油”这一数据，算出的煤油热值偏小，原因是 。 【答案】 10g菜籽油 小 煤油 燃料并不可能完全燃烧 【详解】（1）[1]因燃料放出的热量与质量有关，必须控制燃料的质量相等，因此①处应填写10g菜籽油。 （2）[2]由实验可知，是通过比较水升高的温度比较燃料放出热量的多少，从而得到燃料热值的大小，因此升高的温度越大，实验现象越明显，因此应让烧杯中水的质量小一些。 （3）[3]由图表数据知道，相同质量的燃料燃烧后，用煤油加热的烧杯中的水温度升高的快，所以煤油的热值较大。 [4]由于燃料并不可能完全燃烧，燃料燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸，依此计算出煤油的热值比实际要偏小些。 17．（23-24八年级下·北京·期中）天然气是一种节能环保的能源，某燃气热水器将20L的水从20℃加热到80℃，完全燃烧了0.21m3的煤气。求：［已知：c水=4.2×103J/（kg·℃），ρ水=1.0×103kg/m3，q气=4×107J/m3］ （1）水吸收的热量是多少J？ （2）煤气燃烧放出的热量是多少J？ （3）该燃气热水器烧水的效率是多大？ 【答案】（1）；（2）；（3）60% 【详解】解：（1）水的质量为 根据吸热公式可知水吸收的热量为 （2）煤气燃烧放出的热量为 （3）该燃气热水器烧水的效率为 答：（1）水吸收的热量为； （2）煤气燃烧放出的热量为； （3）该燃气热水器烧水的效率是60%。 18．（23-24八年级下·河北张家口·期末）汽车是我们经常使用的代步工具，已知一汽车以10m/s的速度在平直公路上匀速行驶23km，此过程消耗了汽油3kg。 （1）计算完全燃烧3kg汽油，放出的热量为多少？（） （2）该车在以10m/s的速度匀速行驶时，牵引力的功率为，那么该汽车在这个过程受到的阻力为多少？ （3）该车的汽油机效率为多少？ 【答案】（1）；（2）；（3）20% 【详解】解：（1）汽油完全燃烧释放的热量 （2）由 可求得汽车的牵引力 汽车匀速运动，牵引力与阻力平衡，由平衡条件可知汽车所受阻力 （3）汽车行驶23km做的功 汽油机的效率 答：（1）完全燃烧3kg汽油放出的热量为 ； （2）该汽车受到的阻力为； （3）该车的汽油机效率为20%。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$