14.2 热机的效率 导学案（知识清单+典型例题+巩固提升） --2024-2025学年人教版九年级物理上学期

人教版九年级物理 14.2 热机的效率 讲·学·练 导学案 知识结构 考点清单 1.燃料的种类有固体、 气体、液体。 2.热值：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。 3.热值的公式是 q=Q/m或q=Q/V、单位是J/kg或 J/m3 。 4.热值的影响因素：燃料的种类，与燃料的质量、物态等都无关。 5.汽油的热值是4.6×107 J/Kg，其物理意义是:1Kg汽油完全燃烧放出的热量为4.6×107 J. 6.热机的效率:用来做有用功的那部分能量(W有)，与燃料完全燃烧放出的能量(Q)之比.( ) 7.在内燃机中，燃料释放的能量流向：有用机械能、摩擦消耗、废气带走、散热损失，带走能量最多的是 废气带走的热量。 8.热电站和火电站相比能大大提高燃料的利用率利原因是用蒸汽轮机排除的废气来供热。 典例讲解 【例1】下列说法正确的是（　　） A．打扫卫生时尘土飞扬，属于扩散现象 B．天然气燃烧越充分，其热值就越大 C．炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块也具有内能 D．楼房中的“暖气”用水作为介质，是因为水的比热容较小 【答案】C 【详解】A．尘土飞扬属于机械运动，故A错误； B．燃料的热值是燃料的本质属性，与燃烧情况、质量、放出的热量等均无关，故B错误； C．任何物体都具有内能，故C正确； D．暖气用水作为介质，是利用水的比热容大，同条件下能放出更多的热量，故D错误。 故选C。 【例2】如图所示是我国《农书》中记录的槽碓（dui）。大木勺积水较多会下沉，使石锤上升；当大木勺内的水流出变轻后，石锤落下击打石白内的谷物。该槽碓（　　）    A．机械效率可达100% B．是杠杆 C．机械效率可超过100% D．是热机 【答案】B 【详解】AC．任何机械使用时，不可避免地做额外功，任何机械的效率都不可能达到或超过100%，故AC不符合题意； B．结合图片和生活经验可知，槽碓在使用过程中，是绕着固定点转动的硬棒，属于杠杆，故B符合题意； D．槽碓使用时将水的机械能转化为石锤的机械能，没有将内能转化为机械能，不属于热机，故D不符合题意。 故选B。 基础训练 1、 选择题 1．如图所示，用甲、乙、丙三图中装置来研究物质的比热容或燃料的热值实验，关于几个物理量下列说法不正确的是（　　）    A．a和b的质量相同 B．a和b的初温相同 C．1和2的质量相同 D．1和2的燃烧时间相同 2．2022年，我国处于使用状态的汽车数量近2亿辆。若每辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率平均值取30%。如果能把内燃机的效率提高到36%，全国每年可以节约燃油（　　） A．6×1010 t B．3.6×109 t C．6×107t D．3.6×107t 3．下列说法正确的是（　　） A．擦黑板时粉笔灰四处飞扬是因为分子在不停息的运动 B．通过技术改进，热机效率可达100% C．用酒精灯烧水时，热损失很大，酒精的热值变小 D．水壶里的水烧开时，水蒸气把壶盖顶起，内能转化为机械能 4．关于热机效率，下列说法正确的是（　　） A．热机效率越高，即热机做的有用功越多 B．燃料的热值越大，热机效率越高 C．要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失，并且要保证良好的润滑 D．提高热机效率，与节能减排无关 5．墨子寻“端”、天工开物、蛟龙入海、神舟升空，这些千年华夏文明和现代中国科技彰显了我国的文化传承。下列说法不正确的是（　　） A．  一切物体都是由原子组成的 B．  流水冲击水轮转动，利用了水的机械能 C．蛟龙号下潜时受浮力作用 D．  长征系列火箭用热值大的物质作燃料 6．1月9日，长征七号A运载火箭在文昌航天发射场点火发射如图所示，将实践二十三号卫星送入预定轨道，中国航天实现2023年“开门红”。下列有关说法正确的是（　　）    A．火箭发射时出现的大量“白气”是汽化现象 B．火箭使用液氢做燃料，是因为液氢的热值大 C．加速升空时，以火箭为参照物，卫星是运动的 D．卫星在大气层外沿椭圆轨道绕地球运行是匀速运动 7．利用一燃气热水器对质量为10kg、初温为20℃的水进行加热，完全燃烧了0.105m3的煤气。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值为4×107J/m3，该热水器烧水的效率是50%，关于上述过程，下列说法正确的是（　　） ①煤气完全燃烧放出的热量是4.2×106J ②水吸收的热量是4.2×106J ③水温升高了50℃ ④加热过程中水的内能保持不变 A．只有①④ B．只有②④ C．只有①③ D．只有②③ 8．端午节煮粽子是中华文化的传统习俗，下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧为内能转化为化学能 B．打开锅盖上面的白雾是水蒸气 C．加热粽子是利用做功增加内能 D．闻到粽子的香味是因为扩散现象 二、填空题 9．“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力，同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的 很大。以10倍的关系粗略计算，1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为 J（q煤气=3.9×107J/kg）。 10．小红在家用天然气灶烧开水，使1kg水升高了40℃，完全燃烧了0.01m3的天然气，在此过程中，水吸收的热量是 J；已知天然气的热值为4×107J/m3，则该天然气灶烧水的热效率为 %。【水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃）】 11．将质量为2kg、初始温度为25℃的一壶水加热到100℃，需要吸收 J的热量，加热过程需要燃烧的天然气，则天然气燃烧放出热量的 %被水吸收。[天然气的热值取，水的比热容为] 素养提升 三、简答题 12. 热机的效率是衡量汽车发动机性能的关键指标。2020年9月，我国发布全球首款热机的效率突破50%的商业化柴油机，这一成果的意义犹如人类历史上首次百米赛跑突破10s。立志成为汽车设计师的小雷，使内燃机的热机的效率达到80%。考虑影响热机效率的因素，你认为小雷可以在哪些方面改进创新？假如小雷的设想实现了（写出一条即可） 四、计算题 13．高能聚合油是一种安全、清洁、可再生的新型环保燃料。某次用高能聚合油灶具将10kg的水从25℃加热到100℃。已知水的比热容是，高能聚合油的热值约为。求： （1）这些水吸收的热量； （2）若该高能聚合油灶具烧水的热效率为75%，则燃烧了多少千克高能聚合油。 五、实验题 14．在“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验中，小林选用碎纸片和酒精为燃料进行了实验。    （1）小林将天平放在水平桌面上并将 后，若指针静止时位置如图1所示，则他应将平衡螺母向 端调节；图2是正确测量所用碎纸片质量时的场景，此时游码所处位置如图3所示，则他还应称量 g的酒精。 （2）小林组装的实验装置如图4所示，他在器材安装中的一处错误是 。 （3）本实验中，燃料完全燃烧放出热量的多少是通过 来反映的。 （4）正确组装实验装置后，小林用（1）中所称量的碎纸片和酒精分别进行实验，正确采集的数据如表所示，根据实验数据，小林却得出了与事实相反的实验结论：质量相同的碎纸片和酒精完全燃烧后，碎纸片放出的热量较多。你认为他在实验中最有可能遗漏的操作是 。 温度 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽时的水温/℃ 水温的变化/℃ 酒精 20 65 45 碎纸片 20 80 60 反思总结 通过学习，请根据自己的理解，画出本节课的思维导图： 这节课我学会了： 这节课我的困惑： 参考答案 1．D 【详解】比较不同燃料的热值，根据控制变量法，要使用质量相同的不同燃料完全燃烧后使相同质量的同种液体吸热，通过比较液体升高的温度，根据，得出不同燃料放出热量的多少；要比较不同物质的比热容，就要取质量相同、初温度相同、种类不同的液体和热源相同，故ABC正确，不符合题意，D错误，符合题意。 故选D。 2．C 【详解】因为汽车做的有用功为 提高效率前后，每辆汽车每年做的有用功相等，则 即 ， 解得 每辆汽车每年耗油节省的质量 全国每年可以节约燃油 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 3．D 【详解】A．擦黑板时粉笔灰不是分子，不能说明解分子在运动，故A错误； B．使用燃料燃烧放出的能量过程中， 由于摩擦阻力和尾气带走热量，不可能全部转化为机械的有用功，总有一部分能量损失，所以热机的效率总是小于100%，故B错误； C．酒精灯烧水时，热损失很大，但酒精的热值与热损失无关，热值不变，故C错误； D．水壶里的水烧开时，水蒸气对壶盖做功，所以水蒸气把壶盖顶起，是将内能转化为机械能，故D正确。 故选D。 4．C 【详解】A．热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，由于不知道消耗燃料的多少，所以热机效率越高，热机做的有用功不一定越多，故A错误； B．用热值大的燃料，燃烧相同燃料可以放出更多的热量，但用来做有用功的能量不一定多，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量的比值不一定大，热机效率不一定得到提高，故B错误； C．尽量减少各种能量损失，并且要保证良好的润滑可以减少热损失，从而提高热机效率，故C正确； D．提高热机效率，在做相同的有用功的情况下，可以减少消耗的燃料，做到节能减排，故D错误。 故选C。 5．A 【详解】A．一切物体都是由分子或原子组成的，故A不正确，符合题意； B．流水冲击水轮转动，将水的机械能转化为水轮的动能，故B正确，不符合题意； C．蛟龙号下潜时浸没在水中，受浮力作用，故C正确，不符合题意； D．长征系列火箭用热值大的物质作燃料，与其他燃料相比，完全燃烧相同质量的液态氢时，可以释放出更多的热量，故D正确，不符合题意。 故选A。 6．B 【详解】A．火箭发射时出现的大量“白气”是由高温的水蒸气遇冷液化形成的小水珠，故A错误； B．火箭使用液氢做燃料，是因为液氢的热值大，完全燃烧相同质量的液氢和其它燃料，液氢能放出更多的热量，故B正确； C．加速升空时，以火箭为参照物，卫星的位置没有发生变化，所以卫星相对于火箭是静止的，故C错误； D．卫星从近地点经远地点再回到近地点的过程中，卫星的质量不变，卫星的速度先变小后变大，卫星的动能先减小后增大，不是匀速运动，故D错误。 故选B。 7．C 【详解】①煤气完全燃烧放出的热量 Q放=Vq=0.105m3×4×107J/m3=4.2×106J 故①正确； ②由得水吸收的热量为 Q吸=ηQ放=50%×4.2×106J=2.1×106J 故②错误； ③由Q吸=cmΔt可得水升高的温度 故③正确； ④在加热过程中，水的温度升高、内能增大，故④错误。 故选C。 8．D 【详解】A．燃料燃烧时发生化学反应，并释放出热量，所以是化学能转化为内能，故A错误； B．打开锅盖上面的白雾是水蒸气液化形成的小水滴，故B错误； C．加热粽子时，开水放出热量，粽子吸收热量，所以是通过热传递增加内能，故C错误； D．闻到粽子的香味是香味分子不停地做无规则运动，是扩散现象，故D正确。 故选D。 9. 热值 3.9×108 【详解】[1]同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，由得，新型能源的“可燃冰”的热值很大。 [2]1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量 10． 1.68×105 42 【详解】[1] 水吸收的热量是 [2] 0.01m3天然气完全燃烧放出的热量 该天然气灶烧水的热效率为 11． 6.3×105 30 【详解】[1]水吸收的热量 Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃-25℃)=6.3×105J [2]天然气完全燃烧放出的热量为 Q放=Vq=0.05m3×4.2×107J/m3=2.1×106J 加热效率为 12.内燃机的重力、内燃机各部件之间的摩擦；所以改良热机结构、利用废气的热量都可以提高热机效率；热机效率提高后，可以节省燃料。 【详解】内燃机的重力、内燃机各部件之间的摩擦；所以改良热机结构、利用废气的热量都可以提高热机效率；热机效率提高后，可以节省燃料。 13．（1）3.15×106J；（2）0.1kg 【详解】解：（1）水吸收的热量 Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×(100℃-25℃)=3.15×106J （2）高能聚合油完全燃烧放出的热量 完全燃烧高能聚合油的质量 答：（1）这些水吸收的热量为3.15×106J； （2）若该高能聚合油灶具烧水的热效率为75%，则燃烧了多少千克高能聚合油为0.1kg。 14．游码归零 左 6.5 温度计的玻璃泡接触到了容器底 温度计的示数变化 控制被加热水的质量相等 【详解】（1）[1][2]把天平放在水平桌面上，将游码调到标尺左端的零刻线处；此时指针偏向右侧，说明天平的左侧上翘，平衡螺母应向左移动。 [3]如图2和3所示，碎纸片的质量 m＝5g+1.5g＝6.5g 为了比较热值大小，要用相同质量的不同的燃料，所以则他还应称量6.5g的酒精。 （2）[4]由图4知，实验中温度计的玻璃泡碰到了容器底。 （3）[5]为了比较热值大小，要用相同质量的不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计示数的变化得出吸热多少，进而判断热值大小。 （4）[6]实验中要用相同质量的不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，而小林却得出了与事实相反的实验结论：质量相同的碎纸片和酒精完全燃烧后，碎纸片放出的热量较多，可能是没有控制被加热水的质量相等。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$