14.3 热机的效率&14.4 跨学科实践：制作简易热机模型-【指南针·课堂优化】2025-2026学年九年级上册物理（人教版）

第十四章 雨装的刺用 第3节 热机的效率 【变式训练1】发射卫星的火箭使用的燃 料主要是液态氢，这是利用了氢燃料的哪种 知识点1燃料的热值 特性 () 1.热值的定义： A.热值大 B.比热容大 叫作这种燃料的热值.其 C.热量大 D.内能大 单位是 在燃烧过程中，燃料的 类型2热值的计算 转化为 【例2】用煤气灶把初温为20℃，质量为 2.酒精的热值是3.0×10J/kg,它表示： 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 3.计算热量的公式：Q (q为热值). 收，则需要完全燃烧 kg的煤气.事实 知识点2热机的效率 上，将这壶水加热到70℃需要的煤气质量更 4.热机 [水的比热容为4.2×10J/(kg·℃)，煤 ,叫作热机的效率。 气的热值为4.2×10J/kg] 5.热机效率的公式：7 【变式训练2】有一箱木炭，其质量是20kg, 木炭热值为3.4×10J/kg若用掉一半，剩下的木炭 的热值是 ,完全燃烧剩下的木炭 要点1燃料的热值 最多可放出热量 J;用这些木炭将水烧 类型1热值的理解 开是用 方式改变水的内能 【例1】关于燃料的热值，以下说法正确 要点2热机效率 的是 ( 类型1热机效率的理解 A.燃料的热值与燃料的燃烧情况有关 【例3】关于热机的效率，下列说法正确 B.1g汽油和2kg汽油，它们的热值是一 的是 () 样的 A.在做功同样多的情况下，热机的效率越 C.煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热 高消耗的燃料越多 量一定比干木柴的多 B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高 D.容易燃烧的燃料，热值一定大 C.热机的效率越高说明做功越快 D.热机损失的能量中，废气带走的能量较 【点拨】热值反映的是某种物质的一种燃 少，主要是由于机械摩擦损失的 烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学 【变式训练3】传统的燃油汽车能量的利用 能转变成内能的本领大小，也就是说，它是燃料 率很低，为了节能环保，我国大力发展新能源汽车 本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料 代替传统燃油汽车.经测量某燃油汽车汽缸向外散 的形态、质量、体积等均无关 热占26%，废气带走的能量占32%，摩擦等机械损 27· 福南针，课壹优化·九年纸上精·物理(RJ 耗占12%，则该燃油汽车的热机效率约为 ( 【变式训练5】建筑工地上有一台大型汽 A.68%B.42%C.30%D.12% 车吊，把100t建筑材料从地面吊到34.4m高处， 类型2热机效率的提高 汽车吊做的有用功为 J.在这过程 【例4】下列关于热值和热机效率的说法， 中，汽车吊消耗柴油的质量为2.0kg,则完全燃烧 正确的是 ( 2.Okg柴油释放的内能为 J,该过 A.使燃料燃烧更充分，可以增大热值 程中汽车吊的效率为 %.(柴油的热值为 B.使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 q=4.3×10J/kg,g取10N/kg) C.柴油机的热机效率通常为100% 课 外 演练 D.燃料燃烧释放的热量越大，热值越大 【变式训练4】为了节约能源，需要提高热 A组·基础过关 机的效率，下列措施中能提高热机效率的是() 1.为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措 A.尽量减少热机部件间的摩擦 施不能提高热机效率的是 () B.尽量增加热机的工作时间 A.让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比 C.尽量燃烧一些热值大的燃料 较完全 D.尽量增加所用燃料的质量 B.在设计与制造热机时要不断改进与创新， 要点3有关热机的综合计算 以减少能量的损失 【例5】一辆汽车以20m/s的速度在平直 C.尽量减少热机内部各部件间的摩擦 的公路上匀速行驶了3km,受到的阻力为 D.尽量增加热机的工作时间 1200N,燃烧了0.3kg汽油.（汽油的热值q 2.关于热机，下列说法错误的是 () 4.6×10J/kg)求： A.热机性能好坏的重要标志之一是热机效率 (1)牵引力做了多少功； B.在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热 (2)这些汽油完全燃烧放出的热量； 量，可以大大提高热机效率 (3)发动机的效率 C.柴油机的效率比汽油机的效率高，这是因 为柴油的热值比汽油的热值大 D.在压缩冲程中内燃机将机械能转化为内能 3.关于燃料的热值，下列说法正确的是() A.煤的热值比干木柴大，因此煤燃烧放出的 热量一定比干木柴多 B.容易燃烧的燃料，热值一定大 C.为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的 燃料 D.燃料的热值与燃料的质量无关 4.2024年4月20日，我国研制的全球首款本体 热效率达53.09%的柴油机正式亮相世界内 燃机大会，刷新了柴油机热效率的世界纪录 ·28· 第十四章雨装的刺用 关于热机的效率，下列说法正确的是()8.(2024·达州)在1个标准大气压下，小明用天 A.热机的效率越高说明做功越快 然气灶将质量1kg的水，从20℃加热到沸腾， B.热机的效率越高，做同样多的有用功消耗 水吸收的热量是 J.他家天然气 的能量越少 热水器的热效率是70%，他某次洗澡，耗水 C.尽量增大热机的功率，可以提高热机的 20kg,热水器进水温度是22℃，出水温度是 效率 42℃，他这次洗澡消耗天然气 m3. D.燃料和空气压缩后，燃料的热值增大 [已知水的比热容是4.2×103J/(kg·C),天 5.如图所示是内燃机的能量流向图，则热机效 然气的热值是3.2×10J/m3] 率（等于 )9.如图所示，某同学用燃气灶烧水给餐具消毒， 已知密闭锅内水的质量为5kg,水的初温为 废气内能 22℃，当水刚好烧开时，共消耗了0.06m3的天 燃气内能E 有用机械能 然气，该燃气灶烧水的热效率为70%.[水的 散热损失 机械能损尖 E 比热容为4.2×10J/(kg·℃)，天然气的热值 为4.0×10J/m3]求： E (1)0.06m3的天然气完全燃烧所放出的热量； A号×10% (2)以上过程中，水吸收的热量； (3)密闭的锅内水烧开时的温度。 B.E+E2+E+E4×100% E C.E+E+E4x100% E D毫×1o0% 6.(2024哈尔滨)完全燃烧0.1m3的天然气放出 的热量是 J;若这些热量的20% 被4kg的液体吸收，使其温度升高50℃，则该 液体的比热容是 J/(kg·℃). (9天然气=3.0×10J/m3) 7.某辆行驶的小轿车，其正常工作时的能量转 化情况如图所示，若输入的化学能为2000J, 输出的动能为300J,则输出的内能和声能共 计」 J;输出的有用能量是动能，则小 B组能力提升 轿车正常工作时的效率为 化学能 动能 10.小明同学为了比较质量均为200g的水和燃 油的吸热能力，利用如图甲所示的实验装置 进行实验，实验中两个酒精灯完全一样，加 内能和声能 热10min后每个酒精灯消耗酒精5g(q酒精= ·29· 揭南针，课壹优化·九年低上精·物理(R) 30×10J/kg),水的比热容为4.2×10J/(g·℃)， (已知汽油的热值大约为5×10J/kg) ◆v/ms) 用测得的数据绘制了温度随时间变化图像 (如图乙).若单位时间内水和煤油吸收的热 量相等，则下列说法正确的是 温度计 煤剂 甲 ↑温度/℃ ,煤油 108 98 水 88 68号方101520时间/min 乙 C组·素养培优 A.煤油的末温比水的高，所以吸热能力更强 13.小明利用图1的装置研究某燃料热值，他取少 B.10min酒精完全燃烧放出的热量为1.5×10J 量燃料置于燃烧皿中，点燃后对100g的热水加 热4min,然后立即将其熄灭，测得消耗燃料 C.20min内煤油吸收的热量为1.26×10J 4.2g,并根据实验数据绘制了水温随时间变化的 D.他使用的酒精灯的加热效率为8.4% 图像如图2中α线所示。已知此过程中燃料均 11.一台四缸四冲程的汽油内燃机的活塞面积是 匀燃烧放热，所放出热量只有60%被水吸收。实 验装置和热损失比例均不变，利用该燃料加热另 300cm,活塞行程为30cm,在做功冲程中，活 一杯水绘出了如图2中b线所示图像。水的比 塞所受燃气的平均压强是4.5×10Pa机轴的 热容为42×10J/(kg·℃)，整个过程中忽略水 转速是300r/min,汽油的热值4.6×10'J/kg, 的质量变化，下列说法中正确的是 () ◆温度/℃ 如果这台汽油内燃机工作一小时需要用掉 102 10.6kg的汽油，则它的效率是 99 12.一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做 96 直线运动，其v一t图像如图所示，在第10s 时速度达到20m/s,通过的路程为120m.求： 90 23 4时间/min (1)在0~10s内汽车的平均速度. 图1 图2 A.通过图线a计算得知4min水吸收到的热 (2)设汽车在行驶过程中所受阻力不变，大 量为2520J 小为f=4000N,那么在0~10s内汽车发动 B.通过计算得出该燃料的热值为2×10J/kg 机产生的牵引力所做的功是多少焦耳？ C.这种方法计算出的热值比实际的热值 偏大 (3)若发动机的转化效率为80%，则需要燃 D.b线代表的水的质量小于a线代表的水的 烧多少千克汽油才能使发动机做这么多功？ 质量 ·30· 第十四章雨装的刺用 第4节跨学科实践：制作简易热机模型 基 础 学 一、项目提出 在热机知识基础上，进一步查找相关资料，了解不同热机的工作原理，制作一个简易热机模型. 二、项目分析 要制完成热机模型的制作，需要考虑的一些主要问题： 1.用什么做热源？ 2.工作的物质是什么？ 3.如何将内能转化成机械能？ 三、项目实施 参考模型： 准备材料：一个空易拉罐，一支去掉笔芯和尾塞的中性笔，一台风扇，一个酒精灯 步骤：向易拉罐内部注人大约半罐水.将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口 处密封.将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶.点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽 喷出时，扇叶就转动起来。 ·31·着南什·课堂先化·九年银·物理参者墨案() 第2节粹机 赠拿见方散单功 中南完随 第？节电蓬和电路 F==3N1X1世m=6×力 1,D2D1B4内能友肖5.D4偏m2 都裙导学 2)这体汽完全期规执出的特量 工.蓝动43×1dQ8400 蓄地导学 1,内随科碱调内面机核时 经=m=L4×1]年×双四-L划×1报】 上电有芮定向化请 内油肌第油忧 黑解：(1，-6×10，由圈度必式一交彩可传请花汽的 2正电荷定向林病相区 型O冰程区有格情动冲程排气南假要冲报雪团发安的数，密×以-哥×m州a城以 的随整和一V-7X1w智×6×0T一4g 1容层导电可白由移动的电构 中W等气冲W偏动中程内卷 【支式骨修】16X1P属6×104得 (2)由速度公式。÷变有可得汽军行酸16如用时为1■亡 4不存易甲电几干爱有有南移喷的电而 玉及世式压式11 保务案练 反电夏丽电福开关静位 蒙点例潮 LD2C表D4B支D:&盏D×r1.0×1时 &一2之—的@ 【例】B【我式到峰目出 717o015gk1.3M×1gaB 山动半会式户一至可得堂动板酸物动 面点钢期 【鲜】C【式峰打A 克解，山0线m的天然气完全船烧监出的远量： 甲=A-12张w×50=1.×1时W×5X1世8X1报) 【铜】B【空式离体】A 【例】A【空式得临】A -6=06×4×1fJ/-g4x1r C妇少由或务公式Q一四样限汽精完全增烧听直电的热量 【例】A【交式渊修1A 湿外滴体 水观拉储热量 4-A-0考×2X1]-1×1r Q==46X101/g×44-12×1 【到】D【变式到炼】自由电而地燥体地绿体甲体 1A2B天C4h5C友D1,内机频0 集蓝盾阴城内德动10桌机城教店大气因 麦动风的效率 【制4】有路混亮短清【登式利席】B 鞋刻Q一海时年，言间满网内水级开时交发的置度 【例5】 1取龙中质气0LB1以.压力压缩 一晋×%=0X1w5a1% 1认41值动公件递比热客 出-告-xwx 14内使限领能能功的该章 角于使用言间函解受水，锅内气玉大于1标雅大气压，新红钢内 第十五章电瓷和电路 衣块开时国度： 【空式到装】 1长销烟惯意 W内证 高高李显函率起心虎由 感利我经 14十y-22℃+8℃=10g 第1节再种电荷 需礼地准 再海存配钠气 aD1.孩X 杯异学 第3节机的数率 2标，1州华平约速度 1.废引轻小物棒 还君母学 工用性调摩据过的玻聘棒用毛度摩赛以纳豫胶障 1.某种谢料院全场使戒出的热量与共频量之比轮学能 2南周可海，用汽个像匀电直线城的：速度红m/制累 人亚样作互侵 内 二方平衡嘉作可每，牵引力，F一了=40MN 4()2验物体是香臂电网种电骑伊工亚排荐 LA2D1D4B5C开电 玉g指精完会她统结州前热明是及0X7力 国汽率的功事 (2)电再的多少库仑C岸 3.ed P-F—4闻ONX.30m/w=8X9W 天显子正息子电子自电荷16×0#源子相 4用来题有用动的属部分图量艺科无死绕数图的隆量之意 在一0内汽车爱动规产生的辛可安所酸的块 传子朝等不是 安 W■%8×1世WX10,=8×T】 《电子馆奥调物项原子低闲陆子钧本额不用电网电于刊 国有晋年师 1.电福电和双》电失异电码 要点例解 是点例解 【例口五【变式调低1】A q-x 10 D 11.C 12.C 【钢1门B【文式得练】C 【例】42×时息胡多 自Q同可得害要能烧汽的物质量 【前打G【变式同懂】A 【变式男懂司&4×0Jg及4×炉势核通 【例】D【变式调峰切C 【第习用【变式理峰对 【阴】A【变女临4】C 【例】书【变式渊s月A 13B 【例到C【交式得体】AD 【领】解，山已知代半匀速斤驶时受到的量真 章末隐结 通外滴道 f-1红eN 1,亡2G玉54C系A4GT,胜4iRD日 由二力平衡的弟件国知汽车的牵方 11.)E2漏3能12.C以A14.日 P=1-120N 内指机城能做纳Q气器X州 中心电极排斥不得电 31