第2章 2 热机效率&3 跨学科实践：保护地球家园-【通成学典】2025年新教材八年级物理暑期升级训练（教科版2024）

57 2　热机效率 1. 热机所做 功与所用燃料 之比叫作热机效率。 2. 热机效率的计算式:η= ×100%;变形式:W有用= ;Q放= 。 3. 现代热机种类繁多,构造各异,有 、 、 、 等。 典例1 某汽油机工作时的能量损失情况是汽缸 散热损失30%,废气带走35%,机械摩擦及其 他损耗总和为10%。已知汽油热值为4.6× 107J/kg。下列说法中,正确的是 ( ) A. 该汽油机工作的效率是25%,工作时汽油燃 烧释放能量的75%转化为机械能 B. 若该汽油机消耗2kg汽油,则获得的机械能 为2.3×107J C. 若该汽油机消耗2kg汽油,则损失的能量为 3.22×107J D. 经过不断改进和创新,汽油机的效率可以提 高到100% 因为热机在工作过程中总有能量损失,所 以热机的效率总小于1;热机在工作过程中造成 能量损失的因素有① 燃料很难全部燃烧;② 排 出的废气带走能量;③ 热机部件要散热;④ 克 服运转机件之间的摩擦消耗能量。 答案讲解 典例2 新情境 科技民生 如图所示 为我国自行设计和研制的AG600全状 态新构型灭火飞机。该飞机飞行一段 路程时: (典例2图) (1) 消耗航空燃油1t,航空燃油的热值为4× 107J/kg,航空燃油完全燃烧放出的热量是 多少? (2) 飞机发动机的功率为2×107W,这段路程 飞机飞行了1000s,发动机所做的有用功是 多少? (3) 该发动机的效率是多少? (1) 已知消耗的航空燃油的质量和燃油的 热值,根据Q放=qm 可求出消耗的航空燃油完 全燃烧放出的热量;(2) 根据P= W有用 t 求出发 动机所做的有用功;(3) 根据η= W有用 Q放 ×100% 求出该发动机的效率。 解答: 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 1. 运载火箭是一种能够将人造卫星、载人飞船等 有效载荷送入太空预定轨道的航天运输工具。 (1) 运载火箭在穿越大气层时,保护人造卫 星等有效载荷的整流罩与大气摩擦后温度 升高,内能 ,这是通过 的 方式改变内能的。 (2) 运载火箭发动机中的燃料燃烧时热值 。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 3预学储备 拍 照 批 改 58 (3) 随着科学技术的进步,运载火箭发动机 的效率 (选填“能”或“不能”)达 到100%。 2. (佛山顺德期末)如图所示为四冲程汽油机 的做功冲程和汽油机的能量流向图,此冲程 将 能转化为 能;该汽油机 的效率是 %。 (第2题) 3. (烟台招远期末)2024年10月30日,在酒泉 卫星发射中心发射的“神舟十九号”载人飞 船升空过程中,燃料舱内的液态氢的热值 (选填“变大”“变小”或“不变”);一 台四冲程汽油机,完全燃烧2kg的汽油可以 转化为2.3×107J的机械能,2kg汽油完全 燃烧放出的热量为 J,该汽油机的热 机效率是 。(已知汽油的热值为 4.6×107J/kg) 4. (合肥巢湖一模)2024年12月16日,我国成 功发射“长征五号乙”运载火箭,将卫星互联 网低轨01组卫星送入太空。下列关于“长征 五号乙”运载火箭的说法,正确的是 ( ) A. 液氢燃料燃烧得越充分,其热值越大 B. 火箭发动机是热机的一种,工作时把内能 转化为机械能 C. 芯级发动机以液氢为燃料,是因为液氢的 比热容大 D. 火箭使用了新一代芯级发动机,其热机 效率可达到100% 5. 下列关于热机和热值的说法,正确的是 ( ) A. 所用燃料的质量越多,燃料的热值越大 B. 热机的功率越大,效率越高 C. 热机消耗的燃料越多,热机的效率越低 D. 尽量使热机保持良好润滑,可以提高热 机效率 6. (百色平果期末)如图所示为某汽车内燃机 燃料燃烧时的能量流向图,根据图中给出的 信息,该内燃机的效率为 ( ) (第6题) A. 20% B. 30% C. 40% D. 50% 答案讲解 7. (日照五莲期末)甲、乙两台汽油机 使用相同的汽油,若在相同时间内, 甲、乙两汽油机做的有用功之比为 3∶2,甲的效率是25%,乙的效率是20%, 则甲、乙两汽油机消耗汽油的质量之比为 ( ) A. 2∶5 B. 5∶2 C. 5∶6 D. 6∶5 8. 如图所示为一辆小型无人驾驶汽车,在一次 测试中,该汽车在3min内沿平直的公路匀 速行驶了1800m,消耗汽油0.15kg,该汽车 发动机的输出功率为11.5kW,已知汽油的 热值为4.6×107J/kg,在此过程中,求: (1) 该汽车的行驶速度。 (2) 汽油完全燃烧放出的热量。 (3) 该汽车发动机的效率。 (第8题) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(教科版)八年级 59 3　跨学科实践：保护地球家园 1. 在火力发电厂中,轮机将煤燃烧释放的 能转化为 能,在获得电能 的同时,燃烧形成的污染物也给环境带来了 压力。 2. 汽车内燃机的废气和冷却液带走的热量,对 环境产生较大的 。汽车发出的 也是危害人们身心健康的公害之 一。热机排出的二氧化碳所引起的额外的 效应,对地球表面的热平衡有较大 影响。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 典例1 为了实现“碳达峰、碳中和”的战略目标,我 国大力发展绿色清洁能源,减少碳排放以保护环 境。下列发电方式中,不利于碳中和的是 ( ) A. 火力发电 B. 水力发电 C. 风力发电 D. 光伏发电 可再生资源是指能够通过自然力保持或 以某一增长率增加蕴藏量的自然资源。太阳 能、水能、风能、地热能、生物资源都是可再生资 源,没有碳排放;火力发电燃烧煤等物质,有碳 排放限制。 典例2 关于热机与环境,下列说法中正确的是 ( ) A. 现代热机的出现,极大地改变了人类的工作 方式和生存条件 B. 热机虽然促进人类的文明进程,但同时对环 境造成了极大的污染和破坏,我们应该禁止 使用热机 C. 随着新材料、新工艺不断涌现,我们现在应 该用新动力取代所有传统热机 D. 我们要利用热机来改善人类的工作条件和 生活方式,不需要考虑污染 结合热机的特点、人类对化石能源的依赖 和环保角度分析和解答。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 1. 内燃机的大量使用,促进了社会的进步,使人们 享受了现代文明,但同时又给人类带来了污染, 如排放过多二氧化碳,引起了 ,内燃 机废气和冷却水带走总热量的60%,使内燃 机成为城市 的元凶之一。 2. 机动车尾气包括一氧化碳、氮氧化物、碳氢 化合物和固体悬浮颗粒等,是引发大气污染 的元凶之一。下列关于减少机动车尾气排 放及环境保护的做法,正确的是 ( ) A. 加大燃油机动车的推广力度 B. 鼓励使用热效率低的老旧汽车 C. 选择步行、公共交通等绿色出行方式 D. 不断改进和研制大功率热机 3. 下列关于热机的说法,正确的是 ( ) A. 热机排出的尾气没有内能 B. 热机的效率能达到100% C. 为了改善环境,应禁止使用热机 D. 热机的大量使用会造成环境污染 4. 我国正在大力开发和推广使用新能源汽车, 请你从环境保护的角度谈谈推广使用新能 源汽车的意义。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 3预学储备 拍 照 批 改 20 丁:进气门打开,活塞向下运行,汽缸容积增大,是 吸气冲程;热机的四个冲程依次是吸气冲程、压缩 冲程、做功冲程、排气冲程,即丁、甲、丙、乙;在热 机的四个冲程中,只有做功冲程对外做功,其他三 个冲程是靠飞轮的惯性完成的,所以依靠飞轮惯 性完成的冲程是甲、乙、丁;综上所述,A正确,B、 C、D错误。 2 热机效率 知识梳理 1. 有用 完全燃烧释放的热量 2. W有用 Q放 ηQ放 W有用 η 3. 蒸汽机 轮机 内燃机 喷气式发动机 典例演练 典例1 B 解析:该汽油机工作的效率η=1- 30%-35%-10%=25%,工作时汽油燃烧释放 能量的25%转化为机械能,故A错误;若该汽油 机消耗2kg汽油,产生的热量Q总=mq=2kg× 4.6×107J/kg=9.2×107J,由η= W有用 Q总 ×100% 得,获得的机械能W有用=ηQ总=25%×9.2× 107J=2.3×107J,故B正确;若该汽油机消耗 2kg汽油,损失的能量Q损耗=Q总-W有用=9.2× 107J-2.3×107J=6.9×107J,故C错误;因为 热机在工作过程中总有能量损失,所以热机的效 率总小于1,汽油机的效率不可以提高到100%, 故D错误。 典例2 (1) 航空燃油完全燃烧放出的热量 Q放=mq=1000kg×4×107J/kg=4×1010J (2) 根据 P=Wt 可知,发动机所做的有用功 W有用=Pt=2×107 W×1000s=2×1010J (3) 该 发 动 机 的 效 率 η= W有用 Q放 ×100% = 2×1010J 4×1010J×100%=50% 预学训练 1. (1) 增加 做功 (2) 不变 (3) 不能 2. 内 机械 30 3. 不变 9.2×107 25% 解析:热值是燃料的 一种特性,只取决于燃料的种类,与质量和燃烧情 况等无关,因此在酒泉卫星发射中心发射的“神舟 十九号”载人飞船升空过程中,燃料舱内的液态氢 的热值不变;2kg汽油完全燃烧放出的热量 Q放=mq=2kg×4.6×107J/kg=9.2×107J;该 汽油 机 的 热 机 效 率 η = W有用 Q放 ×100% = 2.3×107J 9.2×107J×100%=25% 。 4. B 5. D 6. C 7. D 解析:已知热机效率公式η= W有用 Q总 × 100%,则Q总= W有用 η ;两台汽油机使用相同的汽 油,设汽油的热值为q,已知Q总=mq,所以m= Q总 q ,那么甲、乙两台汽油机在相同时间内消耗的 汽油质量之比为 m甲 m乙= Q甲总 q Q乙总 q = Q甲总 Q乙总= W甲有用 η甲 W乙有用 η乙 = W甲有用 W乙有用× η乙 η甲 =32× 20% 25%= 6 5 ,故选D。 8. (1) 该汽车的行驶速度v=st = 1800m 3×60s= 10m/s (2) 汽油完全燃烧放出的热量Q放= qm=4.6×107J/kg×0.15kg=6.9×106J (3) 该汽车发动机做的有用功 W有用 =Pt= 11.5×103W×3×60s=2.07×106J,该汽车发 动机的效率η= W有用 Q放 ×100%= 2.07×106J 6.9×106J× 100%=30% 3 跨学科实践:保护地球家园 知识梳理 1. 内 电 2. 热污染 噪声 温室 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 21 典例演练 典例1 A 典例2 A 预学训练 1. 温室效应 热岛效应 2. C 3. D 4. (1) 减少对石油资源的依赖,提高能源安全 (2) 减少对环境的污染,改善空气质量 (3) 降低 温室气体排放,减缓全球气候变暖的速度(合理 即可) 第1、2章预学检测 一、 1. B 解析:矿石能被染成各种颜色,说明不 同物质的分子在永不停息地做无规则运动,故A 错误;香薰石发出香味是由于分子不停地做无规 则运动,故B正确;香薰油渗透到香薰石内是香薰 油分子不停地做无规则运动的结果,故C错误;环 境温度升高,分子无规则运动加剧,香薰石发出的 香气浓度将更大,故D错误。 2. C 解析:一切物体都有内能,方鉴中的冰温度 即使很低,也有内能,故A错误;热传递过程中传 递的是热量,方壶内的食物是将热量传给方鉴中 的冰,故B错误;发生热传递的条件是存在温度 差,因此方壶内的食物和方鉴中的冰存在温度差, 能发生热传递,故C正确;冰受热熔化成水的过程 中吸收热量,温度不变,内能增加,故D错误。 3. C 4. C 5. C 6. D 解析:陶瓷的比热容比铜大,从相同大小的 火焰处吸收相同的热量,根据Δt= Q吸 cm 可知,陶瓷 升温比铜慢,故A正确;在夹层中加水,因为水的 比热容较大,可以吸收更多的热量,所以可以使油 的温度降低,故B正确;瓷质省油灯中油的温度比 铜制普通油灯中油的温度低,油蒸发得慢,因此省 油,故C正确;在燃烧过程中,油的温度升高,密度 变小,但热值和比热容都不变,故D错误。 7. B 8. A 解析:用热水加热凉牛奶时,热水的温度降 低,凉牛奶的温度升高,由图乙可知,曲线a应是 热水的温度变化图线,曲线b应是牛奶的温度变 化图线,故①错误;凉牛奶置于室内盛有热水的敞 口玻璃杯中加热时,有热量散失到空气中,所以热 水放出的热量不等于凉牛奶吸收的热量,故②错 误;用热水加热凉牛奶时,热水放出热量、温度降 低,凉牛奶吸收热量、温度升高,是通过热传递的 方式来改变牛奶内能的,故③正确;由图乙可知, 牛奶的初温t0=20℃、末温t=40℃,则牛奶在加 热过程中吸收的热量Q吸=c牛奶m(t-t0)=2.5× 103J/(kg·℃)×0.25kg×(40℃-20℃)= 1.25×104J,故④错误。综上可知,只有③正确。 9. B 解析:水的初温高于甲、乙的初温,甲、乙初 温相等,将甲投入水中,水温降低t1,甲的温度升 高Δt甲,把甲取出,再把乙投入水中,水温降低t2, 乙的温度升高Δt乙,如图所示,从图上可以看出甲 升高的温度大于乙升高的温度,甲吸收的热量 Q甲=cmΔt甲,乙吸收的热量Q乙=cmΔt乙,因为 甲和乙材料相同、质量相等,Δt甲 >Δt乙,所以 Q甲>Q乙,不计热量损失,Q甲=Q水放=c水m水t1, Q乙=Q水放'=c水m水t2,因为 Q甲 >Q乙,所以 Q水放>Q水放',即c水m水t1>c水m水t2,所以t1>t2。 (第9题) 10. C 解析:由题知,金属块A 使甲杯的水温升 高了10℃,则甲杯中水和A 的末温都为20℃, 不计热量损失,金属块A 放出的热量和甲杯中水 吸收 的 热 量 相 等,即cAmA (110℃-tA)= c水m水Δt1 ①,金属块B 使乙杯的水温升高了 20℃,则乙杯中水和B 的末温都为30℃,不计热 量损失,金属块B 放出的热量和乙杯中水吸收的 热量相等,即cBmB(110℃-tB)=c水m水Δt2 ②, 因为mA=mB,①和②比值 cAmA(110℃-tA) cBmB(110℃-tB)= 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈