14.2 《热机的效率》-2024-2025学年九年级物理全一册同步知识导航与微点作业（人教版）

初中物理教材知识导航与规律点拨及微点作业 第十四章 《内能的利用》 14.2热机的效率 一.热值 1.燃料的种类有固体、气体、液体（对应的如：煤炭、天然气、汽油等等）。 2.热值：___________________________________________________。 3.计算热值的公式是_________________或_________________，单位是 J/kg或 J/m3 。【根据单位（量纲）写对应的公式】 4.热值的影响因素：_________________，与燃料的质量、体积、物态、燃烧情况等都无关，热值反映燃料燃烧时放热本领的大小。 5.汽油的热值是______________，其物理意义是:________________________________________。 【2. 燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比； 3. 或 ； 4. 燃料的种类； 5. 4.6×106J/Kg 1Kg汽油完全燃烧放出的热量是4.6×106J】 【讲练1】2022年10月9号，我国在酒泉卫星发射中心采用长征二号丁运载火箭成功发射了首颗综合性探日卫星“夸父一号”，用液态氢作火箭燃料，是因为液态氢具有较高的_______________；火箭发射过程中，将燃料的_________能通过燃烧转化为_______________能。【热值 化学 内】 【讲练2】轿车行驶过程中，油箱中汽油逐渐减少，剩余汽油的热值、密度变化情况为（    ）【A】 A．热值不变，密度不变 B．热值不变，密度变小C．热值变小，密度不变 D．热值变小，密度变小 二.热机的效率 6.热机的效率:用来做有用功的那部分能量(W)，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、散热损失等等，其中带走能量最多的是_________________________。 8.炉子的效率公式是___________________________。（被加热物质吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比） 9.一般情况下，炉子的效率大致范围是_______，汽油机的效率大致范围是________，柴油机的效率大致范围是_________。 10.热电站和火电站相比能大大提高燃料的利用率利原因是_________________________。 11.火箭的燃料是______________，原因是_________________________ 【6. 7. 废气带走 8. 9. 6％---15％ 20％--30％ 30％--45％ 10. 用蒸汽轮机排除的废气来供热 11. 液态氢 热值大 】 【讲练3】关于热机效率，下列说法正确的是（　　）【C】 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 【讲练4】小明用燃气灶烧水时，水需要吸收热量1.68×105J，加热过程中完全燃烧了0.01m3天然气，已知天然气的热值为4.0×107J/m3，则天然气完全燃烧放出的热量是__________J，此次燃气灶烧水的效率为__________%。【 4.0×105 42 】 一、选择题 1．关于燃料的热值，下列说法正确的是 （　　） A．燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值 B．燃料燃烧时，质量越大，热值越大 C．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小 D．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关 2．关于燃料和热值，下列说法正确的是（　　） A．燃料热值与燃料燃烧情况无关 B．容易燃烧的燃料，热值一定大 C．煤的热值大于干木柴的热值，燃料煤放出的热量比燃料木柴放出的热量一定多 D．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料 3．甲乙两台柴油机，甲的效率低于乙的效率，意义是（　 　） A．甲的功率大于乙的功率 B．甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料 C．乙将燃料燃烧放出的能变成有用功的那部分能的比例比甲大 D．工作相同时间甲消耗的燃料一定比乙少 4．关于燃料的热值，以下说法正确的是（　　） A．燃料的热值与燃料的燃烧情况有关 B．容易燃烧的燃料，热值一定大 C．煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多 D．0.5 g汽油和2 kg汽油，它们的热值是一样的 5．关于热机的效率，下列说法正确的是（　　） A．总功一定，额外功越少，效率就越高 B．热机做的有用功越多，效率就越高 C．热机消耗的燃料越多，效率就越低 D．热机的功率越大，效率就越高 6．在做物理分组实验时，老师给各组的酒精灯加完酒精后剩下半瓶酒精，下列关于瓶中剩余酒精的比热容和热值说法正确是（　　） A．比热容和热值都减为原来的一半 B．比热容和热值都不变 C．比热容减为原来的一半，热值不变 D．热值减为原来的一半，比热容不变 7．汽油机的效率是25％，柴油机的效率是35％，如果它们的功率相同，则在相同时间内燃烧的汽油和柴油产生的内能之比为（　　） A．5∶7 B．7∶5 C．80∶7 D．7∶80 8．提高热机效率的主要途径是（　　） A．保证燃料的完全燃烧 B．减少克服摩擦所做的功 C．减少废气所带走的内能 D．以上办法，效果相同 9．近期煤价节节攀升，少数不法商贩将煤矸石破碎后掺在优质煤中高价销售，客户使用这种煤之后会导致经营成本增加。为防止上当，最恰当的方法是检测（　　） A．比热容 B．质量 C．温度 D．热值 10．柴油机在同样负荷的情况下（　　） A．尾气的温度越高，柴油机越节能 B．尾气的温度越低，柴油机越节能 C．尾气的柴油味越浓，柴油机越节能 D．尾气的颜色越黑，柴油机越节能 二、填空题 11． 氢气的热值是，它表示：　 　的氢气，可产生的热量。的氢气完全燃烧放出的热量为　 　，若这些热量有被初温为、的水吸收后，水温可升高到　 　利用氢气做燃料有许多优点，从热学角度考虑优点为　 　 ，从环境角度考虑优点为　 　 。 12．火箭发射使用液态氢做燃料，主要是因为它的　 　大，火箭发射时燃料燃烧后喷出的高温燃气，通过　 　（选填“热传递”或“做功”）使发射台温度急剧升高，造成破坏。为了避免这种破坏，科学家在发射台下建造了一个巨大的水池，利用水的　 　较大的特性和水汽化时，会吸收大量的热量来降低发射台的温度。 13．如图所示是A、B两种燃料完全燃烧释放的热量Q与其质量m的关系图，从图中可看出A燃料的热值　 　选填：“大于”、“小于”或“等于”B燃料的热值，在标准大气压下，若一定质量的B燃料完全燃烧释放的热量为，其中有60%的热量被质量为10kg、初始温度为的水吸收，，则水的温度将升高到　 　℃。 14．如图是内燃机工作过程的能量流向图．由图可知，在各种热损失中，　 　最多，因此，提高热机效率的主要途径是　 　． 三、实验探究题 15．小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知。（注：燃料完全燃烧放热用Q放=mq计算，某燃料的热值用q表示；其质量用m表示）。自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果见下表： 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃ 煤油 25 44 菜籽油 25 34 （1）为了保证结论可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的　 　相同，以及水的初温和　 　相同； （2）分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是　 　； （3）小明同学利用这种实验方案计算出了煤油和菜籽油的热值，请思考：利用此实验方法计算出的热值将比真实值　 　（选填“偏大”或“偏小”）。原因有两点：①燃料不能　 　；②燃料燃烧放出的热并不能完全被　 　吸收； （4）实验装置使用了石棉网，它的作用是　 　。 四、计算题 16．某家庭用燃气热水器将质量为100 kg、温度为20 ℃的自来水加热到50 ℃，消耗的天然气体积为1 m3(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值为3.2×107J/m3。求： （1）1 m3天然气完全燃烧放出的热量； （2）水吸收的热量； （3）该热水器工作的效率。 17．某新型节能汽车，它的油箱最多可加45 kg燃油，它行驶时所受阻力的大小与速度的关系见下表。 速度 10 20 30 40 阻力 已知汽车发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%，汽车使用的燃油的热值为，则： （1）汽车油箱中加满燃油，这些燃油完全燃烧获得的能量是多少？ （2）汽车油箱加满燃油，并且以30 m/s的速度匀速行驶时，汽车的最大行驶里程是多少？ 18．小汽车已逐步进入百姓家庭。小蔚坐着一辆汽车匀速行驶 ，用时 ，消耗汽油 ，其发动机的功率为 。求：（汽油的热值为 ） （1）汽车匀速行驶时所受的牵引力是多大。 （2）汽车发动机的效率是多少。 答案解析部分 1．【答案】D 【解析】【解答】1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值。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、燃烧程度等均无关，所以，D符合题意，ABC不符合题意. 故答案为：D。 【分析】不同的燃料内部存的化学能不同，用热值来表示，燃料的热值和燃料的种类有关，与质量无关，与燃烧情况无关. 2．【答案】A 【解析】【解答】A.热值是燃料的特性，和燃料的种类有关，和燃烧情况无关，A符合题意； B.燃料的热值和是否容易燃烧无关，B不符合题意； C.燃料燃烧放出的热量和热值有关，和燃料的质量有关，C不符合题意； D.锅炉的效率是燃料燃烧的能量的利用率，和热值大小无关，D不符合题意。 故答案为：A. 【分析】热值是燃料的特性，和燃烧情况无关，和燃料的质量物体，对锅炉效率没有影响。 3．【答案】C 【解析】【解答】A、功率是表示物体做功快慢的物理量，也就是单位时间做的功。与热机的效率是两个完全不同的概念，所以A错误；B、虽然甲的效率比乙低，但不清楚两台柴油机做功多少的情况下，无法确定谁消耗的燃料多，故B错误；C、甲柴油机的效率比乙柴油机的效率低，说明乙柴油机用来做有用功的能量占总能量的百分比大，故C正确；D、相同时间内消耗燃料的多少与功率有关，与效率无关，故D错误．故选C． 【分析】热机的效率定义：热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比．比值越大，热机的效率越高．利用率越高但效率一定是小于1的。 4．【答案】D 【解析】【解答】A、燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度无关，A不符合题意. B、热值大小与燃料是否容易燃烧无关，B不符合题意. C、煤的热值比干木柴大，说明1 kg的煤完全燃烧放出的热量比1 kg干木柴完全燃烧放出的热量多，且选项中没说一定是完全燃烧，C不符合题意. D、燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，D符合题意． 故答案为：D． 【分析】热值是燃料的特性，不同的燃料热值不同. 5．【答案】A 【解析】【解答】A．效率是有用功与总功的比值乘以100%，总功一定，额外功越少，有用功就越多，有用功与总功的比值就越大，即效率就越高，A符合题意； B．热机做的有用功越多，但总功不知道，有用功与总功的比值就不确定，因此效率不一定高，B不符合题意； C．热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，当热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高；做功的多少不确定，热机效率的高低也不一定，C不符合题意； D．热机效率是有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值，热机做的有用功多，但不知道燃料完全燃烧放出的热量，无法确定效率一定高，D不符合题意。 故答案为：A。 【分析】热机效率是热机做的功和总热的比值，和燃料的热值、热机的功率无关。 6．【答案】B 【解析】【解答】比热容是物质的一种特性，各种物质都有自己的比热，某种物质的比热容和其质量、体积、温度无关，所以一瓶酒精用去一半，剩下的酒精的比热容不变；燃料的热值是燃料的一种特性，与燃料的质量、温度和体积无关，所以一瓶酒精用去一半，剩下的酒精的热值不变； 故答案为：B。 【分析】比热容是描述物体吸放热能力的一个物理量，它与物体的质量、初末温度无关，只与物体的种类有关系；燃料的热值指的是1千克的燃料完全燃烧释放的热量，燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃烧是否充分燃烧没有关系。 7．【答案】B 【解析】【解答】如果它们的功率相同，则在相同时间内所做用用功相同即：W汽=W柴． 又η汽=25%，η柴=35%，所以由η= 得： = = = 故答案为：B 【分析】根据功率公式P=可求有用功，再结合热机效率η= 求解即可. 8．【答案】C 【解析】【解答】任何燃料都不能完全燃烧，而机械中的摩擦也是不可避免的，并且废气将带走大量的热量，因此提高热机效率的主要途径应从减少废气内能损失入手。 故答案为：C 【分析】在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施. 9．【答案】D 【解析】【解答】不同的燃料有不同的热值，燃料品质的好坏要通过比较热值区别，D符合题意，ABC不符合题意。 故答案为：D. 【分析】热值是燃料的特性，不同燃料的热值不同。 10．【答案】B 【解析】【解答】柴油在柴油机的气缸中燃烧，产生高温高压气体，燃料的化学能转变为气体的内能，气体的内能又转变为柴油机的机械能，燃烧相同的燃料，输出的机械能越多，表明柴油机越节能，尾气的温度越高，内能越大，说明排出的能量越多，利用的就少了，效率低，不节能。所以尾气的温度越低，柴油机越节能，B选项正确. 故答案为：B 【分析】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，叫热机的效率.热机的效率是热机性能的一个重要指标. 在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施. 11．【答案】全燃烧；；60；热值大；无污染 【解析】【解答】 氢气的热值是14.3×107J/kg，表示全燃烧1kg的氢气，可产生的热量14.3×107J；14g的氢气完全燃烧放出的热量为：Q=mq=14.3×107J/kg×14×10-3kg=2.002×106J，若这些热量有60%被水吸收，温度差为：，末温为t=40℃+20℃=60℃；氢气作为燃料，优点有：热值大，燃烧后的产物是水，对环境不产生污染。 【分析】热值表示完全燃烧1kg的某种燃料放出的热量；根据Q=mq，可以计算热量；根据，可以计算温度差；氢燃料的热值大，不污染环境。 12．【答案】热值；热传递；比热容 【解析】【解答】单位质量某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值，用液态氢的热值大，做燃料时，相同质量的燃料，液态氢放出的热量最多。 火箭发射时，喷出的燃气温度高，发射台的温度低，故高温燃气将热量传递给发射台，属于热传递现象。 水的比热容较大，吸热能力强，吸收相同的热量，水升高的温度相对较低，从而可以保护发射台。 【分析】不同的燃料的热值不同；温度不同的物体间，通过热传递改变内能；水的比热容较大，吸热和放热能力强。 13．【答案】小于；100 【解析】【解答】（1）根据图像可知，质量相同的两种燃料放出的热量QA<QB，根据可知，燃料的热值qA<qB； （2）根据Q=cm△t得到：4.9×106J×60%=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×（t-38℃），解得：t=108℃。而标准气压下水的沸点为100℃，因此水的温度将升高到100℃。 【分析】（1）根据图片，结合公式比较热值的大小； （2）根据Q=cm△t计算水的温度升高到的温度。 14．【答案】废气带走的内能；减少废气带走的内能 【解析】【解答】从内燃机的能流图中获知燃气内能的流向，能量损失最多的是废气内能；因此，提高热机效率的主要途径应从减少废气内能损失入手。 故答案为：废气带走的内能；减少废气带走的内能. 【分析】结合内燃机的能流图分析燃气内能的流向，解答即可. 15．【答案】质量；水的质量；煤油；偏小；完全燃烧；水；使受热均匀 16．【答案】（1）解：天然气完全燃烧放出的热量：Q放=Vq=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J； （2）解：水吸收的热量：Q吸=cm(t−t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×100kg×(50℃−20℃)=1.26×107J， （3）解：燃气灶的效率：η= = ≈39%. 【解析】【分析】（1）利用 Q放=Vq 求得 天然气完全燃烧放出的热量 . （2）利用 Q吸=cm(t−t0) 求得 水吸收的热量 . （3）利用 η= 求得 燃气灶的效率 . 17．【答案】（1）这些燃油完全燃烧获得的能量 （2）解：已知发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%，则有用功， 根据表格可知速度为30 m/s时的阻力， 则由可得汽车的最大行驶里程。 【解析】【分析】（1）已知燃油热值及质量，根据Q=mq可求完全燃烧放出的热量； （2）根据热机效率公式η=，已知Q和η，可求有用功，即汽车牵引力所能做的功；已知汽车匀速行驶且阻力已知，所以根据二力平衡可知牵引力大小；最后根据功的公式W=Fs，可求最大行驶里程。 18．【答案】（1）解：着一辆汽车匀速行驶的速度为 汽车匀速行驶的牵引力为 答：汽车匀速行驶时所受的牵引力是1610N； （2）解：牵引力做的有用功为 汽油完全燃烧释放的热量为 故汽车发动机的效率是 答：汽车发动机的效率是42%。 【解析】【分析】（1）根据路程和时间的比值计算速度；利用功率和速度可以计算力的大小；（2）根据力和距离的乘积计算功的大小；利用燃料的质量和热值的乘积计算热量，有用功和总热的比值计算热机效率。 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 $$