14.4　跨学科_热机效率和环境保护课件-2025-2026学年沪科版九年级物理全一册

第十四章　内能与热机 第四节　跨学科:热机效率和环境保护  　燃料的热值 1.【新特色·国防教育】(2025福建连江期中)2024年9月25日, 我国向太平洋相关公海海域发射了一发洲际导弹。若该洲际 导弹使用固体燃料代替液体燃料作为推进剂,那么使用固体 燃料主要原因是其具有较大的 ( ) A.热值　    B.质量　    C.比热容　    D.密度     A     解析　使用固体燃料的主要原因是其具有较大的热值,在质 量、燃烧程度等条件相同的情况下,与其他燃料相比能释放 更多热量,故A符合题意。 2.(2025河北邢台期中)关于燃料的热值,以下说法中正确的是  ( ) A.燃料燃烧时,质量越大,热值越大 B.燃料不完全燃烧比完全燃烧时的热值小 C.1 kg某种燃料燃烧时放出的热量叫这种燃料的热值 D.相同质量的不同燃料,完全燃烧时热值大的放出的热量多     D     解析　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、燃烧程度等因素均无关,故A、B错误;某种燃料完全 燃烧释放的热量与所用燃料的质量之比,叫作这种燃料的热 值,数值上等于1千克该燃料完全燃烧时放出的热量,故C错误; 由Q=mq可知,相同质量的不同燃料,完全燃烧时热值大的燃料 放出的热量多,故D正确。     4.2×109     3.【跨学科·社会发展】(2024四川广元中考)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1.4×108 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。如果一 辆汽车平均每月消耗氢燃料30 kg,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 ℃。 1.25 ×104    解析　氢燃料的质量为m=30 kg,氢燃料完全燃烧释放的热量 为Q放=mq=30 kg×1.4×108 J/kg=4.2×109 J;氢燃料完全燃烧释放 的热量全部被初温为20 ℃的水吸收,则水吸收的热量为Q吸= Q放=4.2×109 J;由公式Q吸=cmΔt得:4.2×109 J=4.2×103 J/(kg·℃)×m水×(100 ℃-20 ℃);解得m水=1.25×104 kg。  　热机效率与环境保护 4.【跨数学·扇形图】如图所示为某品牌内燃机工作过程中的 能量流向扇形图,则该热机的效率为 ( ) A.38%　    B.30%　    C.22%　    D.68%     A     解析　热机的效率是指用来做有用功的能量(即有效利用的 能量)与燃料完全燃烧产生的能量的比,所以该热机的效率为 η=38%,故选A。 5.【新课标·科学思维】(2025广东广州执信中学期中)某辆汽 车沿平直路面做匀速直线运动,其低速行驶和高速行驶时,受 到的阻力大小和行驶100 km的油耗如表所示(100 km油耗指 的是汽车行驶100 km路程要消耗的燃油体积),则相比于低速 行驶,汽车高速行驶时,热机 ( )     A     A.效率高 B.效率低 C.效率与低速时相同 D.数据不足,无法比较其效率高低 阻力f/N 100 km油耗/L 低速 800 12.0 高速 2 000 6.8 解析　汽车匀速直线运动时,受到的牵引力与阻力大小相 等。设汽车行驶路程为s,则牵引力做的功为W=Fs=fs。设燃 油的密度为ρ,热值为q,则燃油完全燃烧放出的热量为Q放=mq= ρVq。根据η= 可得,汽车发动机的效率为η低= =  ,η高= = 。比较可知,汽车 高速行驶时的热机效率高,故A正确。   6.【新课标·科学思维】(2023四川成都中考,★★☆)小美在老 师指导下进行了以下实验:甲、乙两烧杯各装100 g水,用酒精 灯加热甲烧杯,煤油灯加热乙烧杯,直至杯内水沸腾1分钟即熄 灭该灯,测得消耗酒精4 g、煤油2.5 g。她根据实验数据绘制 了水温与加热时间关系的图像(如图)。若水沸腾前质量不改 变,同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等,q酒精=3.0× 107 J/kg,q煤油=4.6×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃),则下列说法正确 的是 ( )     B     A.整个过程,甲杯中的水吸收的热量更多 B.前3分钟,乙杯中的水吸收的热量为3.36×104 J C.消耗的煤油完全燃烧放出的热量为1.15×108 J D.酒精灯加热的效率为28% 解析　根据题意,由于甲、乙两烧杯各装水的质量相等,水的 初始温度相同,根据Q=cmΔt可知水沸腾前,两杯水吸收的热量 相等,为Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg∙℃)×0.1 kg×80 ℃=3.36×104 J,且同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等,则整个 过程甲、乙两杯水所吸收的热量分别为:Q甲= Q吸= ×3.36× 104 J=4.032×104 J,Q乙= Q吸= ×3.36×104 J=4.48×104 J,所以整个过程中,乙杯中的水吸收的热量更多,A错误,B正确;整个过程 中消耗的煤油完全燃烧放出的热量Q煤油=q煤油m煤油=4.6×107 J/kg ×2.5×10-3 kg=1.15×105 J,C错误;完全燃烧4 g酒精所释放的热 量Q酒精=q酒精m酒精=3.0×107 J/kg×4×10-3 kg=1.2×105 J,则酒精灯加热的效率η= ×100%= ×100%=33.6%,D错误。     3.6×107     7.(2025山东宁津期中,★★☆)小智一家驾车旅行,若车的总质 量为1.5 t,在一段平直的道路上匀速直线行驶6 km,所受阻力 为车重的0.1倍,完全燃烧汽油1 L,则1 L汽油完全燃烧放出的 热量是_______________J,该车的工作效率是___________ (q汽油=4.5×107 J/kg,ρ汽油=0.8×103 kg/m3,g取10 N/kg)。     25%     解析　汽油的体积V=1 L=1 dm3=1×10-3 m3。 汽油的质量m汽油=ρ汽油V=0.8×103 kg/m3×1×10-3 m3=0.8 kg。汽油 完全燃烧放出的热量Q放=m汽油q汽油=0.8 kg×4.5×107 J/kg=3.6×10 7 J;车的总重力G=mg=1.5×1 000 kg×10 N/kg=1.5×104 N。汽车 受到的阻力f=0.1G=0.1×1.5×104 N=1.5×103 N。汽车在一段平 直的道路上匀速直线行驶时,汽车的牵引力与汽车受到的阻 力是一对平衡力。则汽车的牵引力F牵=f=1.5×103 N。汽车所 做的有用功W=F牵s=1.5×103 N×6×1 000 m=9×106 J。该车的工作效率η= ×100%= ×100%=25%。     1 250     8.(2024山东日照中考,★★☆)有一种小型单缸四冲程汽油机, 每个工作循环做功500 J,曲轴的转速是300 r/min,每分钟消耗 汽油5 g。则该内燃机的功率是__________W,机械效率是 __________。(q汽油=4.6×107 J/kg,结果精确至0.1%) 32.6%     解析　单缸四冲程汽油机的1个工作循环中,曲轴转2圈,完成4 个冲程,做功1次,因此该汽油机每分钟对外做功150次。汽油 机工作1 min做的功W=150×500 J=7.5×104 J。该汽油机的功 率P= = =1 250 W。5 g汽油完全燃烧释放的热量Q放 =mq汽油=5×10-3 kg×4.6×107 J/kg=2.3×105 J,则机械效率η= ×100%= ×100%≈32.6%。 　温度计     9.【新中考·创新实验】(★★☆)某实验小组用如图所示的装 置粗略测量蜡的热值q,图中A桶内装有水,B为下部开了许多 通气孔的罩子。   (1)要完成本实验,还需要的测量工具是________和_______。      　天平 (2)罩子B的主要作用是________________。 (3)实验收集的数据:A桶中水的质量为m水,水的初温为t1,末温 为t2,蜡烛燃烧前的质量为m1,燃烧后的质量为m2,则蜡的热值 q=_________(不计热损失,水的比热容为c水)。 　减少热量的损失     (4)实验测出的热值会比真实值小,造成这一偏差的原因可能 是___________。 A.蜡烛没有完全燃烧 B.桶A中水的质量太多 C.桶A吸收了部分热量 D.蜡烛燃烧放出的热量一部分散失到空气中     ACD     解析    (1)要完成本实验,需要测量水的温度、水和蜡烛的质 量,因此还需要温度计和天平;(2)罩子B的主要作用是减少热 量的损失;(3)蜡的热值q= = = ;(4)实验过 程中蜡烛没有完全燃烧、桶A吸收了部分热量以及蜡烛燃烧 产生的热量有部分散失于空气中,都会导致实验测出的热值 比真实值小,故A、C、D正确。 10.(2025河南汝州期中,★☆☆)天然气热水器将50 kg的水由 22 ℃加热到42 ℃。已知c水=4.2×103 J/(kg·℃),q天然气=4× 107 J/m3,该天然气热水器的热效率是84%。求: (1)水吸收的热量。 (2)天然气放出的热量。 (3)消耗天然气的体积。 解析    (1)水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg ×(42 ℃-22 ℃)=4.2×106 J。(2)天然气放出的热量为Q放= =  =5×106 J。(3)消耗天然气的体积为V= =  =0.125 m3。 11.【新课标·科学思维】(2024山西中考,★★☆)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360 km,驾车前往大约需要4 h。(汽油的热值q取4.5×107 J/kg,汽油 的密度ρ取0.8×103 kg/m3) (1)求汽车的平均速度。 (2)汽车全程消耗汽油25 L,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25 kW,求汽车发动机的 效率。 解析    (1)汽车的平均速度为v= = =90 km/h。(2)消耗 汽油的质量为m=ρV=0.8×103 kg/m3×25×10-3 m3=20 kg;完全燃 烧释放的热量为Q=qm=4.5×107 J/kg×20 kg=9×108 J。(3)汽车 发动机做的机械功为W=Pt=25×103 W×4×3 600 s=3.6×108 J;发动机的效率为η= = =40%。 $$