第5讲：热机效率 ---2024-2025学年人教版物理九年级上学期

专辑说明： 本专辑包含同步讲义（知识点和例题）+A卷满分练习+B卷能力提升，适用于教科版和人教版。专辑内容是多年一线教师根据自己多年教学经验总结编写，均为原创内容，并附大量热点考题和中考真题。适合一线教师交流学习，学生课前自学和课后巩固提升。 九年级上学期精编同步讲义（教科人教通用版） 第5讲：热机效率 思维导图 教材版本说明： 热值的概念和燃烧放热的计算在教科版的的位置顺序和人教版不一样，可根据教材版本适当调整，本文依据人教版编写。 知识点一：热值 情景导入 想一想：有一种火箭发射所需的推进剂以液氢、液氧作为燃料，而不是用我们常见的汽油、柴油作为燃料。你知道这是为什么？ 原因：相同质量的不同燃料完全燃烧放出的热量不同。单位质量的氢气燃烧放出的燃料远远大于常规燃料，所以火箭使用氢气作为燃料时，可以获得更大的射程。 补充实验:比较不同燃料燃烧时的放热能力 1. 实验原理： 方案一：使用不同燃料将将同样一壶水从20℃加热到100℃，比较消耗燃料的多少。 方案二：使用不同燃料燃烧加热质量相同的同种液体，消耗相同质量的燃料后，比较液体升高的温度的多少。 2. 实验装置图 3.注意事项： 应控制水的 质量 和 初温 相等；两种燃料的质量（加热时间）相等。（控制变量法） 通过观察燃料燃尽（相同时间内）时 液体升高温度的多少 来判断燃料放热能力的强弱，还需要的测量工具： 天平 、停表 。 4.实验数据 5.实验结论 用质量相同的酒精和菜籽油分别给两杯完全相同的水加热，两杯水升高的温度不同，用酒精加热的水升高的温度多。所以酒精的放热能力强。 知识精讲 1、各种各样的燃料 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燃料燃烧时能量的转化：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 。 常见燃料 2、燃料的热值 ①定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值，用字母q表示。Q的单位：J m 单位：Kg q的单位：J/Kg ②公式：q= ③单位：焦/千克（J/kg） 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。 例如：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。 ⑥气体燃料的热值：q= ，单位：焦/立方米（J/ｍ³） ⑦同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。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。热值是燃料本身的一种性质，与是否完全燃烧，燃料多少无关。 ⑧燃料燃烧放出热量的计算：Q放=mq（固体或液体），Q放=Vq（气体） 易混辨析：热量计算的两种类型 1、热传递的计算：Q吸=cm△t（其中的m为吸热物体的质量） 2、燃烧放热的计算：Q放=mq或Q放=Vq（其中m为燃料的质量） 3、常见燃料的热值表 由以上数据可知： 1 不同燃料的热值一般不同，但也有特例。（比如焦炭与酒精，煤油与汽油） 2 氢气的热值最高。 典型例题 题型一：比较不同燃料的放热能力 【典例1】（2024·辽宁·一模）在比较煤油和酒精燃烧放出热量多少的实验中，采用如图所示的实验装置。 （1）本实验中，除如图所示的器材外，还需要的测量工具是停表和 ； （2）准备煤油和酒精时，必须要控制它们的 相等； （3）燃料燃烧完毕，通过比较两烧杯中的水 ，来比较煤油和酒精放出热量的多少，这种方法叫做 ； （4）既然用两烧杯中的水来衡量煤油和酒精放出的热量，所以，也要控制两杯水的 和 相同。 题型二：热值的概念 【典例2】关于燃料的热值，下列说法正确的是（　　　） A．燃料燃烧越充分，其热值越大 B．燃料质量越大，其热值越大 C．燃料热值只有决定于燃料的种类 D．以上说法全不对 【典例3】木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示1kg木炭（　　） A． 具有3.4×107J的热量 B．具有3.4×107J的内能 C．完全燃烧对外做功3.4×107J D．完全燃烧放出热量3.4×107J 题型三：燃烧放热的计算 【典例4】q木炭=3.4╳107J/kg，500g木炭完全燃烧放出 热量。q天然气=7.5╳107J/ m3，若某家庭使用了2 m3的天然气，这些天然气完全燃烧放出的热量是 J。 题型四：热量的综合计算 【典例5】出于对安全和环保的考虑，沈阳市政府为喜爱户外烧烤的市民提供了专门的场所．烧烤的主要原料是木炭，已知它的热值是3.4×102J/kg，那么84g的木炭完全燃烧放出 J热量，如果这些热量全部被水吸收，则能使初温为20℃，质量为17kg的水，温度升高到 ℃[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]． 知识点中考评级 热度：★★★★ 难度：★★★ 分值：2-4分 知识点二：热机效率 知识精讲 1. 灶具和锅炉的效率 （1）热量并不能完全利用 用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧，燃烧产生的热量也不能被完全吸收，具体原因有很多。比如，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）煤气灶、锅炉、煤炉的热效率 ①炉子、燃气灶的热效率：吸收的能量占燃料完全燃烧放出能量的比值叫做热效率（η）。 ②公式： ③如何提高煤气灶、锅炉、煤炉的热效率：增加供氧（进气量）、炉壁选用隔热材料、增大受热面积。 2. 热机的效率 （1）热机能量流向示意图 汽油在热机汽缸内不能完全燃烧，损失了一部分能量，机械装置吸收部分能量，废气带走部分能量，机械传动等克服摩擦消耗部分能量，等等。只有一部分燃料燃烧所释放能量转变为对外做有用功的能量。这部分能量被有效利用。 （2）热机的效率 ①定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧释放的能量之比，叫做热机的效率。 ②公式： 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，消耗的燃料更少。 ④热机效率由热机本身的结构、原理、技术等综合因素决定。 ⑤热机效率一定小于100% （3）提高热机效率的主要途径 ①尽量减少各种热量损失，设法利用废气的能量热电站。大型发电机常由蒸汽轮机推动，为了提高燃料的利用率，蒸汽轮机排出的废气可以用来供热。 ②在热机设计和制造上提高技术水平和使用新材料。 ③保证良好的润滑,减少因摩擦额外消耗的功。 ④使燃料充分燃烧。 3、热机效率与功率的比较 热机效率 热机功率 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 单位时间内做的功 物理意义 反映热机对能量的利用 反映热机做功的快慢 定义式 效率和功率是完全不同的物理量，他们没有任何相关性。 典型例题 题型一：热机效率的概念 【典例6】甲内燃机比乙内燃机的效率高，表示（ ）． A．甲的功率比较大  B．甲燃烧需要的燃料较少 C．工作时间相同，甲耗油较少 D．甲把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的比例较大 【典例7】（2024•牡丹江）关于热机，下列说法正确的是（　　） A．蒸汽机不属于热机 B．柴油机的效率能达到100% C．汽油机会散发出汽油味属于扩散现象 D．内燃机的压缩冲程将内能转化为机械能 题型二：热效率的计算 【典例8】（2024•广安）内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图，若该汽油机的效率为30%，飞轮每分钟转动1800圈，则下列说法正确的是（　　） A．图中所示冲程是做功冲程 B．若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为6.9×107J C．该汽油机在1s内做功30次 D．汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高 【典例9】（2020秋·广东东莞·九年级校考阶段练习）某小组同学用酒精灯给质量为500g初温度为20℃的水加热，经过一段时间测得水温为50℃，消耗了7g酒精，然后迅速将其放在天然气灶加热至恰好沸腾（一个标准大气压下，不计水转移过程中的热量损失）。已知水的比热容为，酒精的热值为3×107J/kg，天然气的热值为3.5×107J/m3。求： （1）酒精灯加热过程中水吸收的热量。 （2）酒精灯烧水时的热效率。 （3）若天然气灶的烧水效率为60%，需要消耗多少m3的天然气？ 题型三：力热综合计算 总结：热学综合计算的两条基本路线 1、燃烧放热与热传递的综合 燃料质量M 燃烧放热Q放 吸收的热量Q吸 水的质量或温度变化 2、力热综合计算 燃料质量M 燃烧放热Q 有用功W有 行驶距离S 【典例10】（2024•宜宾）2024年4月19日，两辆以氢为燃料的汽车，实现了从北京到上海1500公里长距离运输的首次测试。选用氢为燃料是因为氢的 　 　大。假设汽车在一段平直公路上以恒定功率75kW匀速行驶，速度为108km/h，则汽车所受阻力为 　 　N。 【典例11】“五一”假期，小明一家驱车外出旅游。当汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时，汽车受到的阻力是整车重的0.08倍，效率为4O％。已知汽车整车质量为1375kg，油箱容积为50L。（汽油热值q=3.3×107J/L，g=10N/kg) （1）这时汽车牵引力做功的功率是多少？ （2）该车加一满箱汽油，按照以上速度最多可以匀速直线行驶多远的路程？ 题型四：中考热点创新综合 【典例12】〔热点一：太阳能热水器〕（2024•德阳模拟）太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备。如图是面积为5m2的热水器，该热水器每平方米每小时平均接收8.4×105J的太阳能，在5h的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），求热水器中的水吸收的热量Q为 　 　J，热水器这5h的加热效率为 　 　（加热效率为水吸收Q与热水器获得太阳能的比值）。 【典例12】〔热点二：电动汽车〕（2023•资阳）目前倡导“绿色出行，低碳生活”，油电混合动力汽车具有环保、节能、高效等诸多优势，正逐步取代传统燃油车。如图所示，某油电混合动力汽车（含驾驶员）质量m＝1.6t，电池最大储能能量Em＝150kW•h，当电能剩余E1＝0.2Em时必须重新充电才能继续行驶；若汽车在某次性能测试中，沿水平道路行驶时所受阻力f为车重的k＝0.05倍，电动机能量转化效率η＝80%，燃油发动机能量转化效率η′＝25%，汽油热值q＝4.6×107J/kg，g取10N/kg。求： （1）该汽车充满电后，在纯电模式下沿该道路行驶的最大里程sm； （2）若换用燃油模式，要完成与（1）相同的行驶过程需要燃烧的汽油质量m′（不考虑燃油燃烧对汽车质量的影响，结果保留2位小数）。 【典例13】〔热点三：风力发电〕（2024•聊城）随着新能源政策的引导及风力发电、并网等技术的发展，我国风力发电开发走在了世界前列，装机容量居全球第一。某地有一风力发电站，其中一台风力发电机1s内提供的电能约为1.8×104J，1年内提供的电能约为4.8×1011J。求： （1）若该风力发电机1s内提供的电能全部转化为内能，并有70%被水吸收，可以使100g常温下的水升高多少摄氏度；[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （2）若该风力发电机1年内提供的电能改由火力发电机来提供，且火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能，则需要完全燃烧多少千克煤炭。（煤炭的热值q约3.0×107J/kg） 知识点中考评级 热度：★★★★ 难度：★★★★ 分值：2-6分 A卷满分题组 一、选择题 1．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 2．甲、乙两台汽油机，甲的效率比乙高，则（　　） A．甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少 B．消耗同样多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功多 C．甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多 D．做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多 3．如图所示为甲、乙、丙三部汽油机燃料完全燃烧释放的内能和汽油机输出机械能的二维柱状图。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．三部热机中，甲使用的燃料热值最大，效率最高 4．（2024春•深圳期末）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。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．如图甲所示冲程没有依靠飞轮惯性 5．（2023秋•大同期末）2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，火箭共有58台发动机提供动力，所用燃料是液态氢。下列说法正确的是（　　） A．用液态氢作为燃料是因为氢的比热容大 B．燃料的热值越大，热机效率越高 C．发动机的功率越大，效率就越高 D．不断创新和改进热机结构，可以提高热机效率，但热机效率始终小于1 6．（2024秋•荔城区校级月考）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量、烧杯内液体质量及液体初温均相同。不考虑热量损失，燃料点燃直至燃尽，三装置烧杯中液体升高的温度随时间变化的图象如图丁所示。以下判断正确的是（　　） A．液体a的比热容是液体b的两倍 B．燃料1的热值大于燃料2的热值 C．无法比较燃料燃尽时乙中液体a吸收的热量与丙中液体b吸收的热量 D．0﹣t1时间内甲、乙丙烧杯中液体吸收的热量相等 二、填空题 7．某品牌汽车燃油机的能量流程图如图所示，若汽车行驶过程中消耗燃油2L，（燃油的热值为3.15×107J/kg，密度为0.8×103kg/m3），该热机的效率约为 ，假如这些燃油完全燃烧，牵引力做的功是 J。现有一单缸四冲程汽油机飞轮转速是3600r/min，那么，1s内燃气推动活塞做功的次数是 次。 8．（2023•日照）2023年5月28日，C919大型客机进行首次商业载客飞行，飞机的发动机选用航空煤油作为燃料，假如航空煤油的热值为4.6×107J/kg，完全燃烧50kg航空煤油放出的热量为 　 　J。山东五征集团生产的某型号农用拖拉机，为提高发动机的效率需要在 　 　冲程让燃料充分燃烧。 9．（2023•南充）某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3000转，则每秒对外做功 　 　次，每次对外做功115J，该汽油机的效率为25%，连续工作1小时需消耗汽油 　 　kg（q汽油＝4.6×107J/kg）。 10．（2024•巴中）小丽去郊游，上车时闻到汽油味，这是 　 　现象。通过交流得知该车的发动机为汽油机，若某单缸四冲程汽油机的转速为1200r/min，在1s内汽油机对外做了 　 次功。如果汽油机在某段时间内消耗了500g汽油，这些汽油完全燃烧可释放的热量为 　J。（q汽油＝4.6×107J/kg） 11．（2024•广元）随着科技发展，人们已经开始将氢能作为一种新能源加以利用。已知氢燃料的热值为1.4×108J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。如果一辆汽车平均每月消耗氢燃料30kg，这些氢燃料完全燃烧释放的热量为 　 　J，若这些热量完全被水吸收，可使 　 　kg水的温度从20℃升高到100℃。 12．（2023春•凤台县期中）小张驾驶一辆额定功率为35千瓦、效率为30%的汽车在一段平直的公路上匀速行驶，在额定功率下行驶1小时至少需要 　 　L汽油（汽油的热值为3.5×107J/L）；若行驶的速度为72km/h，则汽车受到的阻力为 　 　N 三、解答题 13．（2024•山西）山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山，进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360km，驾车前往大约需要4h。（汽油的热值q取4.5×107J/kg，汽油的密度ρ取0.8×103kg/m3） （1）求汽车的平均速度。 （2）汽车全程消耗汽油25L，求汽油完全燃烧放出的热量Q。 （3）若汽车发动机全程的平均功率为25kW，求汽车发动机的效率。 14．（2024•聊城）随着新能源政策的引导及风力发电、并网等技术的发展，我国风力发电开发走在了世界前列，装机容量居全球第一。某地有一风力发电站，其中一台风力发电机1s内提供的电能约为1.8×104J，1年内提供的电能约为4.8×1011J。求： （1）若该风力发电机1s内提供的电能全部转化为内能，并有70%被水吸收，可以使100g常温下的水升高多少摄氏度；[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （2）若该风力发电机1年内提供的电能改由火力发电机来提供，且火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能，则需要完全燃烧多少千克煤炭。（煤炭的热值q约3.0×107J/kg） 15．（2023秋•庐江县校级月考）太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一。某品牌太阳能热水器每平方米面积上每分钟平均接收3.5×104J的太阳能，该太阳能热水器集热管接受阳光照射时的有效面积是2m2，在5小时的有效照射时间内，将热水器贮水箱中体积为100L、初温为30℃的水的温度升高到50℃。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]求： （1）热水器中的水吸收的热量Q吸； （2）热水器5小时内接收到的太阳能E； （3）热水器的效率η。 B卷提升题组 16.（多选）（2024•齐齐哈尔）关于单缸四冲程汽油机，下列说法正确的是（　　） A．加润滑油可以减小汽油机零部件间的摩擦 B．通过改进可以使汽油机的效率达到100% C．除做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的 D．若飞轮的转动速度为1200r/min，则该汽油机每秒钟对外做功40次 17．（2024•五华区校级三模）氢燃料公交车行驶时运行平稳，无振动无噪声，零下40℃也可正常启动运行。与传统公交车相比，最大特点是“零污染、零排放”。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。已知 ，，下列说法正确的是（　　） A．用氢作燃料是因为它含有的热量多 B．质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量的70%被质量为100kg、温度为35℃的水吸收，在一标准大气压下可以让水升高的温度是 70℃ C．氢燃料燃烧过程中热值变小 D．若氢燃料公交车发动机的热效率为60%，氢燃料公交车以42kW的恒定功率匀速行驶，如果完全燃烧0.3kg的氢燃料，这些热量能让该氢燃料公交车匀速行驶10min 18．两台汽油机，甲做的有用功是乙的1.5倍，甲的效率是25%，乙的效率是30%，那么甲与乙消耗的汽油的质量之比是（　　） A．9：5 B．5：6 C．5：9 D．6：5 19．我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为37t，最大飞行高度达20000m，最大航行速度达2.5倍声速（合3060km/h），最大载油量为10t，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表： 已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，飞机使用的航空燃油的热值为5×107J/kg。求： （1）分析表中数据，飞机飞行的速度与所受阻力的定量关系是f= 。 （2）当飞机以600m/s的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？ （3）若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少千米？ 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专辑说明： 本专辑包含同步讲义（知识点和例题）+A卷满分练习+B卷能力提升，适用于教科版和人教版。专辑内容是多年一线教师根据自己多年教学经验总结编写，均为原创内容，并附大量热点考题和中考真题。适合一线教师交流学习，学生课前自学和课后巩固提升。 九年级上学期精编同步讲义（教科人教通用版） 第5讲：热机效率 思维导图 教材版本说明： 热值的概念和燃烧放热的计算在教科版的的位置顺序和人教版不一样，可根据教材版本适当调整，本文依据人教版编写。 知识点一：热值 情景导入 想一想：有一种火箭发射所需的推进剂以液氢、液氧作为燃料，而不是用我们常见的汽油、柴油作为燃料。你知道这是为什么？ 原因：相同质量的不同燃料完全燃烧放出的热量不同。单位质量的氢气燃烧放出的燃料远远大于常规燃料，所以火箭使用氢气作为燃料时，可以获得更大的射程。 补充实验:比较不同燃料燃烧时的放热能力 1. 实验原理： 方案一：使用不同燃料将将同样一壶水从20℃加热到100℃，比较消耗燃料的多少。 方案二：使用不同燃料燃烧加热质量相同的同种液体，消耗相同质量的燃料后，比较液体升高的温度的多少。 2. 实验装置图 3.注意事项： 应控制水的 质量 和 初温 相等；两种燃料的质量（加热时间）相等。（控制变量法） 通过观察燃料燃尽（相同时间内）时 液体升高温度的多少 来判断燃料放热能力的强弱，还需要的测量工具： 天平 、停表 。 4.实验数据 5.实验结论 用质量相同的酒精和菜籽油分别给两杯完全相同的水加热，两杯水升高的温度不同，用酒精加热的水升高的温度多。所以酒精的放热能力强。 知识精讲 1、各种各样的燃料 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燃料燃烧时能量的转化：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 。 常见燃料 2、燃料的热值 ①定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值，用字母q表示。Q的单位：J m 单位：Kg q的单位：J/Kg ②公式：q= ③单位：焦/千克（J/kg） 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。 例如：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。 ⑥气体燃料的热值：q= ，单位：焦/立方米（J/ｍ³） ⑦同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。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。热值是燃料本身的一种性质，与是否完全燃烧，燃料多少无关。 ⑧燃料燃烧放出热量的计算：Q放=mq（固体或液体），Q放=Vq（气体） 易混辨析：热量计算的两种类型 1、热传递的计算：Q吸=cm△t（其中的m为吸热物体的质量） 2、燃烧放热的计算：Q放=mq或Q放=Vq（其中m为燃料的质量） 3、常见燃料的热值表 由以上数据可知： 1 不同燃料的热值一般不同，但也有特例。（比如焦炭与酒精，煤油与汽油） 2 氢气的热值最高。 典型例题 题型一：比较不同燃料的放热能力 【典例1】（2024·辽宁·一模）在比较煤油和酒精燃烧放出热量多少的实验中，采用如图所示的实验装置。 （1）本实验中，除如图所示的器材外，还需要的测量工具是停表和 ； （2）准备煤油和酒精时，必须要控制它们的 相等； （3）燃料燃烧完毕，通过比较两烧杯中的水 ，来比较煤油和酒精放出热量的多少，这种方法叫做 ； （4）既然用两烧杯中的水来衡量煤油和酒精放出的热量，所以，也要控制两杯水的 和 相同。 【答案】天平；质量；升高温度的多少；转换法；质量；初温。 【解析】（1）[1]由题意知道，本实验需要控制不同物质的质量相同，所以除了图甲、乙中所示的器材外，还需要的测量工具有停表和天平。 （2）[2]根据控制变量法可知，必须要控制煤油和酒精的质量相等，然后比较燃烧放出热量多少。 （3）[3][4]由实验目的知道，燃料燃烧完毕，通过比较两烧杯中的水升高温度的多少，来比较煤油和酒精放出热量的多少，这种方法叫做转换法。 （4）[5][6]用两烧杯中的水升高温度的多少，来衡量煤油和酒精放出的热量，所以还要控制两杯水的质量和初温相同。 题型二：热值的概念 【典例2】关于燃料的热值，下列说法正确的是（　　　） A．燃料燃烧越充分，其热值越大 B．燃料质量越大，其热值越大 C．燃料热值只有决定于燃料的种类 D．以上说法全不对 【答案】C 【解析】燃料的热值与燃料的种类有关，与燃料的质量，是否完全燃烧等无关。故选C。 【典例3】木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示1kg木炭（　　） A． 具有3.4×107J的热量 B．具有3.4×107J的内能 C．完全燃烧对外做功3.4×107J D．完全燃烧放出热量3.4×107J 【答案】C 【解析】木炭的热值为3.4×107J/kg，根据热值的物理意义可知，它表示1kg木炭完全燃烧放出热量3.4×107J。故选D 题型三：燃烧放热的计算 【典例4】q木炭=3.4╳107J/kg，500g木炭完全燃烧放出 热量。q天然气=7.5╳107J/ m3，若某家庭使用了2 m3的天然气，这些天然气完全燃烧放出的热量是 J。 【答案】1.7×107J 1.5×108J 【解析】木炭完全燃烧放出的热量为Q放=mq=0.5×3.4╳107J/kg=1.7×107J，这些天然气完全燃烧放出的热量为Q放=Vq=2 m3×7.5╳107J/ m3= 1.5×108J。 题型四：热量的综合计算 【典例5】出于对安全和环保的考虑，沈阳市政府为喜爱户外烧烤的市民提供了专门的场所．烧烤的主要原料是木炭，已知它的热值是3.4×102J/kg，那么84g的木炭完全燃烧放出 J热量，如果这些热量全部被水吸收，则能使初温为20℃，质量为17kg的水，温度升高到 ℃[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]． 【答案】2.856×106J 60℃。 【解析】（1）木炭完全燃烧放出的热量：Q放=mq=0.084kg×3.4×107J/kg=2.856×106J； （2）因为不急热量损失，Q吸=Q放=2.856×106J，由Q吸=cm△t可得：==40℃，水的末温为：20℃+40℃=60℃. 知识点中考评级 热度：★★★★ 难度：★★★ 分值：2-4分 知识点二：热机效率 知识精讲 1. 灶具和锅炉的效率 （1）热量并不能完全利用 用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧，燃烧产生的热量也不能被完全吸收，具体原因有很多。比如，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）煤气灶、锅炉、煤炉的热效率 ①炉子、燃气灶的热效率：吸收的能量占燃料完全燃烧放出能量的比值叫做热效率（η）。 ②公式： ③如何提高煤气灶、锅炉、煤炉的热效率：增加供氧（进气量）、炉壁选用隔热材料、增大受热面积。 2. 热机的效率 （1）热机能量流向示意图 汽油在热机汽缸内不能完全燃烧，损失了一部分能量，机械装置吸收部分能量，废气带走部分能量，机械传动等克服摩擦消耗部分能量，等等。只有一部分燃料燃烧所释放能量转变为对外做有用功的能量。这部分能量被有效利用。 （2）热机的效率 ①定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧释放的能量之比，叫做热机的效率。 ②公式： 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，消耗的燃料更少。 ④热机效率由热机本身的结构、原理、技术等综合因素决定。 ⑤热机效率一定小于100% （3）提高热机效率的主要途径 ①尽量减少各种热量损失，设法利用废气的能量热电站。大型发电机常由蒸汽轮机推动，为了提高燃料的利用率，蒸汽轮机排出的废气可以用来供热。 ②在热机设计和制造上提高技术水平和使用新材料。 ③保证良好的润滑,减少因摩擦额外消耗的功。 ④使燃料充分燃烧。 3、热机效率与功率的比较 热机效率 热机功率 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 单位时间内做的功 物理意义 反映热机对能量的利用 反映热机做功的快慢 定义式 效率和功率是完全不同的物理量，他们没有任何相关性。 典型例题 题型一：热机效率的概念 【典例6】甲内燃机比乙内燃机的效率高，表示（ ）． A．甲的功率比较大  B．甲燃烧需要的燃料较少 C．工作时间相同，甲耗油较少 D．甲把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的比例较大 【答案】D 【解析】A.功率与效率是两个完全不同的物理量，没有任何关系，故A错。 BCD.热机效率与消耗燃料多少，工作时间无关，热机效率等于用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧释放的能量之比，故BC错误，D正确。 【典例7】（2024•牡丹江）关于热机，下列说法正确的是（　　） A．蒸汽机不属于热机 B．柴油机的效率能达到100% C．汽油机会散发出汽油味属于扩散现象 D．内燃机的压缩冲程将内能转化为机械能 【答案】C 【解答】A、蒸汽机属于热机，故A错误； B、因为额外功和热量散失是无法避免的，所以无论怎样改良，任何热机的效率都不可能达到100%，故B错误； C、汽油机工作时，会闻到汽油味，属于扩散现象，故C正确； D、内燃机在压缩冲程，将机械能转化为内能，故D错误。 故选：C。 题型二：热效率的计算 【典例8】（2024•广安）内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图，若该汽油机的效率为30%，飞轮每分钟转动1800圈，则下列说法正确的是（　　） A．图中所示冲程是做功冲程 B．若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为6.9×107J C．该汽油机在1s内做功30次 D．汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高 【答案】B 【解答】A、由图可知：活塞向上运动，进气门和排气门都关闭，所以该图表示压缩冲程，故A错误； B、完全燃烧5kg的汽油放出的热量：Q放＝mq＝5kg×4.6×107J/kg＝2.3×108J； 由η可得，有用功：W有用＝Q放η＝2.3×108J×30%＝6.9×107J，故B正确； C、曲轴每转两圈对外做一次功，所以1min转1800圈，需要做功900次，则该汽油机在1s内做功：15次/s，故C错误； D、热机效率与消耗燃料多少无关，故D错误。 故选：B。 【典例9】（2020秋·广东东莞·九年级校考阶段练习）某小组同学用酒精灯给质量为500g初温度为20℃的水加热，经过一段时间测得水温为50℃，消耗了7g酒精，然后迅速将其放在天然气灶加热至恰好沸腾（一个标准大气压下，不计水转移过程中的热量损失）。已知水的比热容为，酒精的热值为3×107J/kg，天然气的热值为3.5×107J/m3。求： （1）酒精灯加热过程中水吸收的热量。 （2）酒精灯烧水时的热效率。 （3）若天然气灶的烧水效率为60%，需要消耗多少m3的天然气？ 【答案】（1）6.3×104J；（2）30%；（3）0.005m3 【详解】（1）水的质量为m水=500g=0.5kg 酒精灯加热过程中水吸收的热量为 （2）酒精的质量为m酒精=7g=0.007kg 则酒精完全燃烧放出的热量为Q放=m酒精q酒精=0.007kg×3×107J/kg=2.1×105J 酒精灯烧水时的热效率为 （3）标准大气压下，水沸腾时的温度，天然气灶加热过程中水吸收的热量为 由得，天然气完全燃烧放出的热量为 由Q=Vq得，需要消耗天然气的体积为 答：（1）酒精灯加热过程中水吸收的热量为6.3×104J； （2）酒精灯烧水时的热效率为30%； （3）若天然气灶的烧水效率为60%，需要消耗0.005m3的天然气。 题型三：力热综合计算 总结：热学综合计算的两条基本路线 1、燃烧放热与热传递的综合 燃料质量M 燃烧放热Q放 吸收的热量Q吸 水的质量或温度变化 2、力热综合计算 燃料质量M 燃烧放热Q 有用功W有 行驶距离S 【典例10】（2024•宜宾）2024年4月19日，两辆以氢为燃料的汽车，实现了从北京到上海1500公里长距离运输的首次测试。选用氢为燃料是因为氢的 　热值　大。假设汽车在一段平直公路上以恒定功率75kW匀速行驶，速度为108km/h，则汽车所受阻力为 　2500　N。 【答案】热值；2500。 【解答】所有的燃料中，氢的热值较大，质量相同的氢与其它燃料相比，完全燃烧时可以放出更多的热量，所以汽车选用氢做燃料； 汽车的速度v＝108km/h＝30m/s， 由PFv得，汽车发动机的牵引力： F2500N， 因为汽车在平直公路上匀速行驶， 所以汽车受到的阻力：f＝F＝2500N。 故答案为：热值；2500。 【典例11】“五一”假期，小明一家驱车外出旅游。当汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时，汽车受到的阻力是整车重的0.08倍，效率为4O％。已知汽车整车质量为1375kg，油箱容积为50L。（汽油热值q=3.3×107J/L，g=10N/kg) （1）这时汽车牵引力做功的功率是多少？ （2）该车加一满箱汽油，按照以上速度最多可以匀速直线行驶多远的路程？ 解：（1）物体的重力为：G=mg=1375kg×10N/kg=13750N， 汽车受到的阻力是整车重的0.08倍，即f=0.08G=0.08×13750N=1100N； 汽车做匀速运动，则F=f=1100N，v=108km/h=30m/s， 汽车牵引力做功的功率为：P=Fv=1100N×30m/s=33000W； （2）油完全燃烧放出的热量为：Q放=qv=3.3×107J/L×50L=1.65×109J； 汽车的效率为40%，牵引力做的有用功为：W有用=ηW总=40%×1.65×109J=6.6×108J； 由W=Fs得：汽车行驶的路程为：s===6×105m 题型四：中考热点创新综合 【典例12】〔热点一：太阳能热水器〕（2024•德阳模拟）太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备。如图是面积为5m2的热水器，该热水器每平方米每小时平均接收8.4×105J的太阳能，在5h的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），求热水器中的水吸收的热量Q为 　8.4×106　J，热水器这5h的加热效率为 　40%　（加热效率为水吸收Q与热水器获得太阳能的比值）。 【答案】8.4×106；40%。 【解答】热水器中的水吸收的热量为 Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（40℃﹣20℃）＝8.4×106J 在5h的有效照射时间内，热水器吸收热量 ； 热水器这5h的加热效率 。 故答案为：8.4×106；40%。 【典例12】〔热点二：电动汽车〕（2023•资阳）目前倡导“绿色出行，低碳生活”，油电混合动力汽车具有环保、节能、高效等诸多优势，正逐步取代传统燃油车。如图所示，某油电混合动力汽车（含驾驶员）质量m＝1.6t，电池最大储能能量Em＝150kW•h，当电能剩余E1＝0.2Em时必须重新充电才能继续行驶；若汽车在某次性能测试中，沿水平道路行驶时所受阻力f为车重的k＝0.05倍，电动机能量转化效率η＝80%，燃油发动机能量转化效率η′＝25%，汽油热值q＝4.6×107J/kg，g取10N/kg。求： （1）该汽车充满电后，在纯电模式下沿该道路行驶的最大里程sm； （2）若换用燃油模式，要完成与（1）相同的行驶过程需要燃烧的汽油质量m′（不考虑燃油燃烧对汽车质量的影响，结果保留2位小数）。 【答案】（1）该汽车充满电后，在纯电模式下沿该道路行驶的最大里程为432km； （2）若换用燃油模式，要完成与（1）相同的行驶过程需要燃烧的汽油质量为30.05kg。 【解答】（1）汽车的重力：G＝mg＝1.6×103kg×10N/kg＝1.6×104N， 沿水平道路匀速行驶时所受阻力f＝0.05G＝0.05×1.6×104N＝8×102N， 电池最大储能能量Em＝150kW•h，当电能剩余E1＝0.2Em时必须重新充电才能继续行驶； 若汽车在某次性能测试中，电动机能量转化效率η＝80%， 汽车充满电后，在纯电模式下沿该道路行驶的最大里程： sm432000m＝432km； （2）燃油发动机能量转化效率η′＝25%，要完成与（1）相同的行驶过程需要燃烧的汽油质量： m′30.05kg。 答：（1）充满电后，在纯电模式下行驶的最大里程为432km； （2）若用燃油模式，相同的行驶过程需要燃烧的汽油质量为30.05kg。 【典例13】〔热点三：风力发电〕（2024•聊城）随着新能源政策的引导及风力发电、并网等技术的发展，我国风力发电开发走在了世界前列，装机容量居全球第一。某地有一风力发电站，其中一台风力发电机1s内提供的电能约为1.8×104J，1年内提供的电能约为4.8×1011J。求： （1）若该风力发电机1s内提供的电能全部转化为内能，并有70%被水吸收，可以使100g常温下的水升高多少摄氏度；[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （2）若该风力发电机1年内提供的电能改由火力发电机来提供，且火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能，则需要完全燃烧多少千克煤炭。（煤炭的热值q约3.0×107J/kg） 【答案】（1）30摄氏度；（2）4×104kg。 【解答】根据题意，一台风力发电机1s内提供的电能约为1.8×104J， 1s内所产生的电能（70%被水吸收），则Q吸＝70%W电＝70%×1.8×104J＝1.26×104J， 由Q吸＝cmΔt可得：Δt30℃； （2）一台风力发电机1年内提供的电能约为4.8×1011J， 火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能 Q火1.2×1012J； 需要燃烧煤炭的质量m4×104kg。 答：（1）若该风力发电机1s内提供的电能全部转化为内能，并有70%被水吸收，可以使100g常温下的水升高30摄氏度； （2）若该风力发电机1年内提供的电能改由火力发电机来提供，且火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能，则需要完全燃烧4×104kg煤炭。 知识点中考评级 热度：★★★★ 难度：★★★★ 分值：2-6分 A卷满分题组 一、选择题 1．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 【答案】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热量之比，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．热值大的燃料，燃烧时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，可以提高热机效率，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。 2．甲、乙两台汽油机，甲的效率比乙高，则（　　） A．甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少 B．消耗同样多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功多 C．甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多 D．做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多 【答案】B 【详解】A．由于不确定甲乙做功的多少，所以无法比较耗油量，故A不符合题意； B．甲汽油机的效率高，消耗同样多的油，甲做的有用功多，故B符合题意； C．由题意可知：甲汽油机的功率大，与热机效率无关，故C不符合题意； D．甲汽油机热机效率比乙高，说明做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少，故D不符合题意。 故选B。 3．如图所示为甲、乙、丙三部汽油机燃料完全燃烧释放的内能和汽油机输出机械能的二维柱状图。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．三部热机中，甲使用的燃料热值最大，效率最高 【答案】C 【详解】ABD．如图所示，假设纵坐标轴的单位长度为1.由公式可得，甲的效率 乙的效率 丙的效率 可见，三部汽油机中，乙的效率最高，甲、丙的效率相同，故ABD错误； C．由图可知，在输出的机械能相同时，乙消耗的燃料最少，故C正确。 故选C。 4．（2024春•深圳期末）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。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．如图甲所示冲程没有依靠飞轮惯性 【答案】A 【解答】A、两个气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，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、燃料的热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与质量和燃烧情况等无关，汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，与热值无关，故C错误； D、两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，依靠飞轮惯性来完成，故D错误。 故选：A。 5．（2023秋•大同期末）2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，火箭共有58台发动机提供动力，所用燃料是液态氢。下列说法正确的是（　　） A．用液态氢作为燃料是因为氢的比热容大 B．燃料的热值越大，热机效率越高 C．发动机的功率越大，效率就越高 D．不断创新和改进热机结构，可以提高热机效率，但热机效率始终小于1 【答案】D 【解答】解：A．火箭使用液态氢作为燃料，是因为液态氢热值大，故A错误； B．热机效率是热机所做的有用功与燃料完全燃烧放出的热量之比，与燃料热值的大小无关，故B错误； C．功率表示做功的快慢，功率的大小与效率无关，故C错误； D．任何热机效率都小于1，不断创新和改进热机结构，可以提高热机效率，故D正确。 故选：D。 6．（2024秋•荔城区校级月考）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量、烧杯内液体质量及液体初温均相同。不考虑热量损失，燃料点燃直至燃尽，三装置烧杯中液体升高的温度随时间变化的图象如图丁所示。以下判断正确的是（　　） A．液体a的比热容是液体b的两倍 B．燃料1的热值大于燃料2的热值 C．无法比较燃料燃尽时乙中液体a吸收的热量与丙中液体b吸收的热量 D．0﹣t1时间内甲、乙丙烧杯中液体吸收的热量相等 【答案】B 【解答】A、根据甲、丙图象可知，用相同的燃料加热，在相同时间内吸收的热量相同，a和b的质量相同，吸收的热量相同，根据图丁可知，a升高的温度是b升高温度的2倍，根据c可知，液体b的比热容是液体a的两倍，故A错误； B、甲杯水的温度升高的更快，即燃料1燃烧产生的热量多，所以其热值大，故B正确； C、燃料燃尽时乙中液体a吸收的热量为：Qa＝camΔta，丙中液体b吸收的热量为：Qb＝cbmΔtb；a和b的质量相同，液体b的比热容是液体a的两倍，b升高的温度要大于a升高温度的一半，则燃料燃尽时乙中液体a吸收的热量小于丙中液体b吸收的热量，故C错误； D、0～t1时间内甲丙烧杯中液体吸收热量相等并且都大于乙烧杯中液体吸收热量，故D错误。 故选：B。 二、填空题 7．某品牌汽车燃油机的能量流程图如图所示，若汽车行驶过程中消耗燃油2L，（燃油的热值为3.15×107J/kg，密度为0.8×103kg/m3），该热机的效率约为 ，假如这些燃油完全燃烧，牵引力做的功是 J。现有一单缸四冲程汽油机飞轮转速是3600r/min，那么，1s内燃气推动活塞做功的次数是 次。 【答案】 35% 1.764×107 30 【详解】[1]由图可知，该热机的有用功为 [2]燃油完全燃烧放出的热量 牵引力做的功W=35%Q放=35%×5.04×107J=1.764×107J [3]汽油机飞轮转速是3600r/min，则每秒汽油机的飞轮转60r，飞轮转2r，完成1个工作循环，活塞做功1次，所以1s内完成30个工作循环，做功30次。 8．（2023•日照）2023年5月28日，C919大型客机进行首次商业载客飞行，飞机的发动机选用航空煤油作为燃料，假如航空煤油的热值为4.6×107J/kg，完全燃烧50kg航空煤油放出的热量为 　2.3×109　J。山东五征集团生产的某型号农用拖拉机，为提高发动机的效率需要在 　做功　冲程让燃料充分燃烧。 【解答】解：（1）煤油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝4.6×107J/kg×50kg＝2.3×109J； （2）提高热机效率可以让其在做功冲程燃料充分燃烧。 9．（2023•南充）某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3000转，则每秒对外做功 　25　次，每次对外做功115J，该汽油机的效率为25%，连续工作1小时需消耗汽油 　0.9　kg（q汽油＝4.6×107J/kg）。 【答案】25；0.9。 【解答】四冲程汽油机的飞轮转速：3000r/min＝50r/s，即汽油机飞轮每秒转50圈， 四冲程汽油机1个工作循环完成4个冲程，飞轮转2圈，对外做1次功，所以该汽油机每秒对外做功25次； 汽油机1小时对外所做的功：W总＝3600×25×115J＝1.035×107J， 由η可知，汽油完全燃烧放出的热量：Q放4.14×107J， 由Q放＝mq可知，消耗汽油的质量：m0.9kg。 故答案为：25；0.9。 10．（2024•巴中）小丽去郊游，上车时闻到汽油味，这是 　扩散　现象。通过交流得知该车的发动机为汽油机，若某单缸四冲程汽油机的转速为1200r/min，在1s内汽油机对外做了 　10　次功。如果汽油机在某段时间内消耗了500g汽油，这些汽油完全燃烧可释放的热量为 　2.3×107　J。（q汽油＝4.6×107J/kg） 【答案】扩散；10；2.3×107。 【解答】解：当小丽上车时，她能够闻到汽油的味道，这是因为汽油分子在不停地做无规则运动，这种运动被称为扩散现象。 四冲程汽油机飞轮的转速1200r/min20r/s。因为四个冲程是一个循环，飞轮转2r，对外做功一次，所以1s内飞轮转20r，对外做功10次。 根据公式Q放＝mq汽油得 汽油完全燃烧m＝500g＝0.5kg 汽油放出的热量Q放＝mq汽油＝0.5kg×4.6×107J/kg＝2.3×107J。 故答案为：扩散；10；2.3×107。 11．（2024•广元）随着科技发展，人们已经开始将氢能作为一种新能源加以利用。已知氢燃料的热值为1.4×108J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。如果一辆汽车平均每月消耗氢燃料30kg，这些氢燃料完全燃烧释放的热量为 　4.2×109　J，若这些热量完全被水吸收，可使 　1.25×104　kg水的温度从20℃升高到100℃。 【答案】4.2×109；1.25×104。 【解答】（1）30kg氢燃料完全燃烧释放的热量为： Q放＝mq＝30kg×1.4×108J/kg＝4.2×109J； （2）水吸收的热量为： Q吸＝Q放＝4.2×109J； 由公式Q吸＝cm水Δt得： 4.2×109J＝4.2×103J/（kg•℃）×m水×（100℃﹣20℃）；解得：m水＝1.25×104kg； 故答案为：4.2×109；1.25×104。 12．（2023春•凤台县期中）小张驾驶一辆额定功率为35千瓦、效率为30%的汽车在一段平直的公路上匀速行驶，在额定功率下行驶1小时至少需要 　12　L汽油（汽油的热值为3.5×107J/L）；若行驶的速度为72km/h，则汽车受到的阻力为 　1750　N 【解答】（1）小汽车匀速直线行驶1h牵引力所做的功： W＝Pt＝3.5×104W×3600s＝1.26×108J， 完全燃烧汽油放出热量Q放＝Vq， 小汽车发动机的效率η， 所以ηQ放＝W，ηVq＝W，则V12L； （2）因为72km/h＝20m/s，由W＝Fs得汽车发动机的牵引力： F1750N， 因为汽车在平直公路上匀速行驶， 所以汽车受到的阻力：f＝F＝1750N； 故答案为：12；1750。 三、解答题 13．（2024•山西）山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山，进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360km，驾车前往大约需要4h。（汽油的热值q取4.5×107J/kg，汽油的密度ρ取0.8×103kg/m3） （1）求汽车的平均速度。 （2）汽车全程消耗汽油25L，求汽油完全燃烧放出的热量Q。 （3）若汽车发动机全程的平均功率为25kW，求汽车发动机的效率。 【解答】解：（1）汽车平均速度为：。 （2）消耗汽油的质量为：m＝ρV＝25L×0.8×103kg/m3＝20kg； 燃烧释放的热量为：Q＝qm＝4.5×107J/kg×20kg＝9×108J。 （3）汽车发动机做的机械功为：W＝Pt＝25×103W×4×3600s＝3.6×108J； 发动机的机械效率为：。 答：（1）汽车的平均速度为90km/h；（2）汽油完全燃烧放出的热量Q为9×108J；（3）汽车发动机的效率为40%。 14．（2024•聊城）随着新能源政策的引导及风力发电、并网等技术的发展，我国风力发电开发走在了世界前列，装机容量居全球第一。某地有一风力发电站，其中一台风力发电机1s内提供的电能约为1.8×104J，1年内提供的电能约为4.8×1011J。求： （1）若该风力发电机1s内提供的电能全部转化为内能，并有70%被水吸收，可以使100g常温下的水升高多少摄氏度；[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （2）若该风力发电机1年内提供的电能改由火力发电机来提供，且火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能，则需要完全燃烧多少千克煤炭。（煤炭的热值q约3.0×107J/kg） 【解答】解：根据题意可得，一台风力发电机1s内提供的电能约为1.8×104J， 1s内所产生的电能（70%被水吸收），则Q吸＝70%W电＝70%×1.8×104J＝1.26×104J， 由Q吸＝cmΔt可得：Δt30℃； （2）一台风力发电机1年内提供的电能约为4.8×1011J， 火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能，Q火1.2×1012J； 煤炭质量m4×104kg。 答：（1）若该风力发电机1s内提供的电能全部转化为内能，并有70%被水吸收，可以使100g常温下的水升高30摄氏度； （2）若该风力发电机1年内提供的电能改由火力发电机来提供，且火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能，则需要完全燃烧4×104kg煤炭。 15．（2023秋•庐江县校级月考）太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一。某品牌太阳能热水器每平方米面积上每分钟平均接收3.5×104J的太阳能，该太阳能热水器集热管接受阳光照射时的有效面积是2m2，在5小时的有效照射时间内，将热水器贮水箱中体积为100L、初温为30℃的水的温度升高到50℃。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]求： （1）热水器中的水吸收的热量Q吸； （2）热水器5小时内接收到的太阳能E； （3）热水器的效率η。 【答案】（1）热水器中的水吸收的热量Q为8.4×106J； （2）热水器5小时内接收到的太阳能E为2.1×107J； （3）热水器的效率η为40%。 【解答】解：（1）由ρ可得，m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×0.1m3＝100kg， 热水器中的水吸收的热量： Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（50℃﹣30℃）＝8.4×106J； （2）5h＝300min热水器5小时内接收到的太阳能： E＝3.5×104J/min×300min×2m2＝2.1×107J； （3）热水器的效率： η100%100%＝40%； 答：（1）水吸收的热量Q为8.4×106J； （2）热水器5小时内接收到的太阳能E为2.1×107J； （3）热水器的效率η为40%。 B卷提升题组 16.（多选）（2024•齐齐哈尔）关于单缸四冲程汽油机，下列说法正确的是（　　） A．加润滑油可以减小汽油机零部件间的摩擦 B．通过改进可以使汽油机的效率达到100% C．除做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的 D．若飞轮的转动速度为1200r/min，则该汽油机每秒钟对外做功40次 【答案】AC 【解答】A、加入汽车润滑油使各接触零部件彼此分离，减小摩擦力，故A正确； B、汽油机在工作时一定有能量损失，需要克服摩擦做额外功，效率一定小于100%，故B错误； C、汽油机和柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的，故C正确； D、由题意可知，汽油机的飞轮转速是1200r/min，即每秒钟转20圈，完成10个工作循环，40个冲程，做功10次，故D错误。 故选：AC。 17．（2024•五华区校级三模）氢燃料公交车行驶时运行平稳，无振动无噪声，零下40℃也可正常启动运行。与传统公交车相比，最大特点是“零污染、零排放”。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。已知 ，，下列说法正确的是（　　） A．用氢作燃料是因为它含有的热量多 B．质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量的70%被质量为100kg、温度为35℃的水吸收，在一标准大气压下可以让水升高的温度是 70℃ C．氢燃料燃烧过程中热值变小 D．若氢燃料公交车发动机的热效率为60%，氢燃料公交车以42kW的恒定功率匀速行驶，如果完全燃烧0.3kg的氢燃料，这些热量能让该氢燃料公交车匀速行驶10min 【答案】D 【解答】A、公交车使用液态氢作燃料，是因为它的热值大，热量是个过程量不能含有，故A错误； B、0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：Q放＝m氢q氢＝0.3kg×1.4×108J/kg＝4.2×107J，由题意可知，水吸收的热量：Q吸＝Q放×70%＝4.2×107J×70%＝2.94×107J； 由Q吸＝cmΔt可知，水升高的温度：Δt70℃，此时水的末态温度为：35℃+70℃＝105℃＞100℃，不符合实际，因为在1标准大气压下水的沸点是100℃，故水只能再升温65℃，故B错误； C、热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，故C错误； D、公交车的功率为P＝42kW＝4.2×104W，公交车所做的功：W＝60%×Q放＝60%×4.2×107J＝2.52×107J， 由P得公交车行驶时间：t600s＝10min，故D正确。 故选：D。 18．两台汽油机，甲做的有用功是乙的1.5倍，甲的效率是25%，乙的效率是30%，那么甲与乙消耗的汽油的质量之比是（　　） A．9：5 B．5：6 C．5：9 D．6：5 【答案】A 【解答】设甲每小时耗油量为x，乙每小时耗油量为y，甲的功率是乙的1.5倍，即单位时间内甲消耗的能量是乙的1.5倍，且甲的效率是25%，乙的效率是30%，则有25%x=30%y*1.5，解得x/y=9/5 19．我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为37t，最大飞行高度达20000m，最大航行速度达2.5倍声速（合3060km/h），最大载油量为10t，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表： 已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，飞机使用的航空燃油的热值为5×107J/kg。求： （1）分析表中数据，飞机飞行的速度与所受阻力的定量关系是f= 。 （2）当飞机以600m/s的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？ （3）若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少千米？ 【答案】（1）0.3V2 （2）1.08×107W （3）2700Km 2 学科网（北京）股份有限公司 $$