第14章 第3节 热机的效率-【通成学典】2025年新教材八年级物理暑期升级训练（人教版2024）

58 第3节　热机的效率 1. 某种燃料 燃烧放出的热量与其 之比,叫作这种燃料的热值。热值 的单位是 ,符号是 。 2. 质量为 m 的燃料,完全燃烧放出的热量 Q放= ;体积为V 的燃料,完全燃烧 放出的热量Q放= 。 3. 在热机里用来做 的那部分能量与 燃料完全燃烧放出的热量之比叫作热机的 效率。公式为η= 。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 典例1 关于燃料及其热值,下列说法中正确 的是 ( ) A. 没有燃烧的燃料,热值等于零 B. 燃料完全燃烧时,它的热值最大 C. 燃料的热值与质量和燃烧状态无关 D. 燃料燃烧时温度越高,放出的热量越多 热值是燃料的一种性质,即燃料不论是否 燃烧,是否完全燃烧,热值大小均保持不变。虽 然热值q= Q m ,但是事实上,热值与质量和放出 的热量都没有直接关系,同种燃料质量越大,完 全燃烧时放出的热量越多,热量和质量的比值 (热值)不变。 典例2 某汽油机工作时的能量损失情况分别 为:气缸散热损失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. 若该汽油机完全燃烧消耗2kg汽油,则获得 的机械能为2.3×107J C. 若该汽油机完全燃烧消耗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% 由于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。 典例3 为保卫祖国边防安全,边防战士们每天 驾驶科技元素满满的新式国产边防巡逻车(如 图),在边境巡逻。已知该巡逻车行驶20km所 做的有用功为1.6×108J,所消耗的燃油为8kg (燃油的热值为5×107J/kg)。求: (1) 所消耗的燃油完全燃烧释放的热量。 (2) 上述过程中,该巡逻车的热机效率。 典例3图 根据燃料燃烧计算公式Q放=mq及热机 效率公式η= W有用 Q放 ×100% 进行解答。 解答: 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 八年级物理(RJ版) 拍 照 批 改 59 1. 运载火箭一般采用液态氢作为燃料,原因是 液态氢 ( ) A. 沸点低 B. 比热容大 C. 热值大 D. 不需要氧就可以燃烧 答案讲解 2. 关于对q= Q m 的理解,下列说法中正 确的是 ( ) A. 热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比 B. 燃料燃烧不充分时,热值将减小 C. 当燃料未燃烧时,其热值为零 D. 燃料的热值大小与是否充分燃烧无关 3. 关于燃料和热值,下列说法中正确的是 ( ) A. 燃料的热值与燃料的质量无关 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,燃烧煤放出 的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多 D. 为了提高锅炉的效率,要用热值高的燃料 4. (保定清苑期末)如图是某内燃机工作时的 能量流向图,该内燃机的效率是 ( ) 第4题 A. 25% B. 35% C. 60% D. 40% 5. 2024年10月30日,神舟十九号载人飞船成 功发射至预定轨道,航天员再次“太空会 师”,这是长征系列运载火箭的第543次飞 行。下列说法正确的是 ( ) A. 燃料燃烧释放的热量越多,热机效率 越高 B. 燃料完全燃烧时,它的热值最大 C. 相同质量的燃料,完全燃烧时放出的热量 越多,热值越大 D. 燃料燃烧时是把内能转化为化学能 答案讲解 6. (扬州江都期末)小兵利用图示装置 测算酒精的热值。燃烧皿中酒精的质 量为20g,烧杯中水的质量为200g, 初温为25℃,点燃酒精,当水温升高到45℃ 时,立即熄灭火焰。该过程水吸收的热量 Q吸= J。他想利用Q放=Q吸 计算酒精的热值,还需进行的实验操作是 ,他所测算出的热值与真 实值相比偏 。[已知水的比热容为 4.2×103J/(kg·℃)] 第6题 7. 人们常用水给汽车发动机降温,这是因为水 的 较大,在相同条件下水能带走较 多的热量;“可燃冰”作为新型能源,有着巨大 的开发、使用潜力,同等条件下,“可燃冰”完 全燃烧放出的热量是煤气的数十倍,说明“可 燃冰”的 很大;1kg“可燃冰”完全燃 烧放出4.2×108J的热量,可将 kg 的水从20℃加热至60℃(忽略加热过程中 热量的损失)。[c水=4.2×103J/(kg·℃)] 8. (扬州江都期末)某单缸四冲程汽油机在1s 内完成了10个工作循环,则该汽油机工作 时,飞轮的转速为 r/min。此汽油 机在一个工作循环中消耗了6g汽油(汽油 的热值为4.6×107J/kg),已知这台汽油机 的效率为30%,则它在一个工作循环中输出 的有用机械能为 J,该汽油机的 输出功率为 W。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 3预学储备 60 9. 燃料在热机内不完全燃烧时,它的热值是 (填“变小”或“不变”)的,从如图所 示的内燃机能量流向图可以看出,它的能量 损失所占的百分比分别是废气内能35%,散 热损失30%,机械损失10%,则内燃机的热 机效率是 。下列措施中,不能提高 热机效率的是 。 第9题 ① 尽量使燃料充分燃烧 ② 尽量选用功率更大的发动机 ③ 尽量减少废气带走的热量 ④ 尽量减少热机部件间的摩擦损耗 10. 小明和小辉学习了燃料的热值后,他们一 起设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的 热值的大小关系。他们组装了如图甲和乙 所示的装置进行实验,记录结果如表: 第10题 燃 料 煤油 菜籽油 加热前的水温/℃ 25 25 燃料燃尽后水温/℃ 44 34 (1) 为了保证实验结论的可靠性,小明和小 辉选择了两套完全相同的装置,并且控制 油的质量以及水的质量相同,但对于两杯 水的初温他们的看法却不同。请将下列他 们的想法补充完整。 ① 小辉认为实验中是直接用 来表示煤油和菜籽油放出热量的多少,所 以,实验中两杯水的初温可以不同。 ② 小明认为因为探究过程中他们采用了控 制变量法,所以只有燃料的 不同, 其他因素都必须控制相同。如果两杯水的 初温不同,那么水蒸发的快慢以及水与周 围环境的温差都不相同,于是两杯水的散 热就不相同,就有可能会出现燃料燃烧放 出的热量多,而水吸收的热量少、水温变化 小的情况。所以,实验时必须控制水的初 温相同。 ③ 你认为 (填“小明”或“小辉”)的 想法更合理。 (2) 根据他们的实验记录,你认为煤油和菜 籽油两种燃料中,热值较大的是 。 (3) 小明和小辉在实验前用天平分别测出 了烧杯中水的质量以及燃料的质量,并由 记录的数据,利用公式Q吸=cm(t-t0)计 算出了水吸收的热量。小辉想通过这些数 据计算出煤油和菜籽油的热值,你认为他 的计算结果是 (填“可靠”或“不可 靠”)的。 答案讲解 11. 我国自行设计研制的AG600全状 态新构型灭火飞机,其发动机将内 能转化为机械能的效率为50%。 若该飞机以80m/s的速度匀速直线飞行时 受到的阻力是3×105N,则它航行20min的 过程中:(航空燃油的热值为4×107J/kg) (1) 牵引力所做的功是多少? (2) 牵引力的功率是多少? (3) 要消耗多少吨航空燃油(燃油完全燃烧)? 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 八年级物理(RJ版) 20 典例2 B 预学训练 1. C 2. C 3. C 4. B 5. B 6. A 7. 内 机械 8. 能量守恒 不可以 方向性 第2节 热 机 知识梳理 1. 内 机械 内燃 汽油 柴油 2. 气缸 冲程 四 吸气冲程 压缩冲程 做 功冲程 排气冲程 做功 飞轮 做功冲程 压 缩冲程 3. 两 两 两 一 4. 空气 汽油和空气的混合物 喷油嘴 典例演练 典例1 A 典例2 内 机械 两 预学训练 1. C 2. C 3. D 4. C 5. B 6. A 7. A 8. 压缩 做功 比热容 9. 柴油机 汽油机 10. 15 3.3×104 解析:飞轮转速为1800r/min= 30r/s,因单缸四冲程柴油机的一个工作循环包括 四个冲程,飞轮转两周,对外做功一次,所以,该柴 油机每秒内飞轮转动30r,完成15个工作循环, 对外做功15次,即完成15个做功冲程;该柴油机 1s内做的总功W=nW1=15×2200J=3.3× 104J,柴油机的功率P=Wt= 3.3×104J 1s =3.3× 104W。 第3节 热机的效率 知识梳理 1. 完全 质量 焦每千克 J/kg 2. qm qV 3. 有用功 W有用 Q放 ×100% 典例演练 典例1 C 典例2 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 机完全燃烧消耗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 油机完全燃烧消耗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;由于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3 (1) 燃油完全燃烧释放的热量Q放= mq=8kg×5×107J/kg=4×108J (2) 该巡逻 车的热机效率η= W有用 Q放 ×100%= 1.6×108J 4×108J × 100%=40% 预学训练 1. C 2. D 3. A 4. D 5. C 6. 1.68×104 测出剩余酒精的质量 小 7. 比 热容 热值 2500 8. 1200 8.28×104 8.28×105 9. 不变 25% ② 10. (1) ① 水温升高的多少 ② 种类 ③ 小明 (2) 煤油 (3) 不可靠 11. (1) 该飞机以80m/s的速度匀速直线飞行 20min所通过的路程s=vt=80m/s×20× 60s=96000m,匀速直线飞行时受到的阻力是 3×105N,根据二力平衡关系可知,牵引力F= f=3×105N,则牵引力所做的功W=Fs=3× 105N×96000m=2.88×1010J (2) 牵引力的 功率 P=Wt = 2.88×1010J 20×60s =2.4×10 7 W (3) 航空燃油完全燃烧放出的热量Q放=W η = 2.88×1010J 50% =5.76×10 10J,航空燃油的质量 m= Q放 q = 5.76×1010J 4×107J/kg =1.44×103kg=1.44t 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈