第3节 热机的效率（分层作业）物理人教版2024九年级全一册

第3节 热机的效率 目录 【A 夯基础】 1 一、燃料的热值 1 二、热机的效率 5 三、热效率 9 【B 提能力】 11 【C 链中考】 17 1、 燃料的热值 1．某小组设计了一个实验来比较“煤油和菜籽油的热值大小关系”。他们的实验装置如图所示，实验中收集和记录的数据如下表所示。 燃烧前水的温度 燃烧后水的温度 煤油 25 44 菜籽油 25 34 （1）实验中，为了可以比较两种燃料的热值大小，除需要装置相同，甲、乙两杯水的初温和质量相同之外，还应保持相同的物理量是 ； （2）实验前，实验装置要按照 （“自上而下”或“自下而上”）的顺序进行组装。燃料燃烧过程中化学能转化为 。本实验是用 （选填“水温升高的多少”或“加热时间的长短”）来表示煤油和菜籽油放出热量的多少； （3）根据实验中收集的数据，可以看出煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是 。 【答案】 燃料的质量 自下而上 内能 水温升高的多少 煤油 【详解】（1）[1]比较“煤油和菜籽油的热值大小关系”时，采用的是控制变量法，实验中需要控制燃料的质量相同。 （2）[2]因为需要用酒精灯的外焰的加热，所以需要自下而上的顺序组装实验器材。 [3]燃料燃烧过程中，消耗燃料的化学能，获得内能，所以燃烧的过程是化学能转化为内能。 [4]质量相同的煤油和菜籽油完全燃烧后，水升高的温度越多，水吸收的热量越多，表明燃料放出的热量越多，所以用水温升高的多少来表示煤油和菜籽油放出热量的多少。 （3）[5]质量相同的煤油和菜籽油完全燃烧后，水升高的温度越高，水吸收的热量越多，表明燃料放出的热量越多，根据可知，燃料的热值越大，根据表格中的数据可知，煤油烧水时水的温度高，则煤油的热值大。 2．如图下图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是0.1kg，烧杯内的液体质量也相同。 （1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验； （2）比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验。 【答案】 甲、乙 甲、丙 【详解】（1）[1]为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和乙两图进行实验。 （2）[2]比较不同物质的比热容，应控制液体种类不同，燃料相同，由图可知，甲、丙两图所示实验符合要求。 3．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。 （1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量，是通过 来反映的（选“温度计上升示数”或“加热时间”）； （2）比较不同物质吸热升温的特点： ①应选择 两图进行实验；需要的测量器材如图所示：还需秒表和 ②不同物质吸热的多少是通过 来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间“）； ③如图丁，若液体B的比热容是4.0×103J/(kg·℃)，液体A的比热容是 J/(kg·℃)。 【答案】 甲、乙 温度计上升示数 甲、丙 天平 加热时间 2.0×103 【详解】（1）[1][2]比较不同燃料的热值，应选择不同的燃料加热相同的物质，即用甲、乙两图进行实验；质量相同的水，温度变化越大，说明吸收热量越多，所以实验中通过温度计上升示数来表示燃料放出热量的多少。 （2）①[3]比较不同物质吸热升温的特点，应控制燃料相同而吸热物质不同，应选择甲、丙两图进行实验。 [4]因要测量温度的变化和控制不同物质质量相同及控制加热时间，测量温度的工具为温度计，测量质量的工具是天平，测时间的工具为秒表，故还需要的测量器材是天平及秒表。 ②[5]不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的，加热时间越长，物质吸收的热量越多。 ③[6]如果质量和初始温度均相同的A、B两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，由图可以看出，A温度升高80℃用10分钟，B温度液体升高80℃用20分钟，升高相同的温度，B吸收热量是A的2倍，根据可知，在质量和升高温度相同的情况下，比热容c与Q成正比，故液体A的比热容是 4．把一瓶酒精倒去一半，则剩下的酒精（    ） A．比热容和热值均变为原来的一半 B．比热容和热值均不变 C．热值变为原来的一半，比热容不变 D．比热容变为原来的一半，热值不变 【答案】B 【详解】酒精倒去一半，质量减半，但种类不变，所以比热容及热值均不变，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 5．送“北斗导航系统”最后一颗卫星升空的“长征三号乙运载火箭”使用的燃料是液态氢，这主要是利用它的 大；“长征三号乙运载火箭”运送升空过程中，从能量转化的角度来看，燃料的化学能转化成燃气的 能，再转化成火箭的 。 【答案】 热值 内能 机械 【详解】[1]运载火箭使用液态氢作为燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料，液态氢放出的热量更多。 [2][3]火箭在升空过程中，消耗了燃料，将化学能转化为燃气的内能，再将内能转化为火箭的机械能。 6．2024年10月30日4时27分，神舟十九号载人飞船搭载三名航天员，由长征二号遥十九火箭从我国酒泉卫星发射中心发射升空，约10分钟后，神舟十九号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，发射取得圆满成功。如图所示。发射火箭时通常采用液氢作为燃料，原因是其热值很大，约为，这个热值的物理意义是 。 【答案】质量为1kg的液氢完全燃烧时，放出的热量约为 【详解】热值是反映燃料燃烧时放热能力的物理量，在数值上等于单位质量的燃料完全燃烧时放出的热量。液氢的热值约为，这个热值的物理意义是质量为1kg的液氢完全燃烧时，放出的热量约为。 7．哈尔滨已进入供暖期，不法商贩将煤矸石掺在优质煤中高价销售，如果让我们提示客户不上当，最恰当的方法是检测下列物理量中的（　　） A．温度 B．比热容 C．热值 D．质量 【答案】C 【详解】比热容是指相同质量的不同物质升高相同的温度吸收的热量不同； 质量是物体所含物质的多少； 温度是指物体的冷热程度； 热值是燃料的一种特性，是指1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时放出的热量越多，掺假后煤的热值降低，所以可以用热值来区分。而从比热容、质量、温度无法区分。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 二、热机的效率 8．下列关于热机效率的说法正确的是（   ） A．热机的效率越低，它消耗的燃料就越多 B．燃料燃烧不充分时，部分能量被浪费掉，热值将减小 C．通过技术改进，热机效率可以无限增大 D．热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大 【答案】D 【详解】A．当有效利用的能量一定时，热机消耗的燃料越多，热机效率越低，但选项中没有说明有效利用的能量一定，故A错误； B．热值的大小只与燃料的种类有关，与燃烧程度无关，燃料燃烧不充分时，部分能量被浪费掉，热值不变，故B错误； C．热机在工作时也不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，热机效率不能达100%，故C错误； D．热机效率越高，热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比越大，内能转化为机械能的比例越大，故D正确。 故选D。 9．下列关于热机效率，说法正确的是（　　） A．热机功率越大，效率必定越高 B．用热值大的燃料就能提高热机效率 C．不断创新和改进热机结构，可以提高热机效率，最终热机效率会达到100% D．利用废气的能量及减小摩擦是提高热机效率的有效途径 【答案】D 【详解】AB．热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比。功率是表示物体做功快慢的物理量，热机的功率与效率没有必然的联系，热值大的燃料不能提高热机效率，故AB错误； C．用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率，其表达式为，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100%，故C错误； D．只有有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比越大时，热机的效率才会越大。所以，利用废气的能量及减小摩擦是提高热机效率的有效途径，故D正确。 故选D。 10．如果甲热机的效率比乙热机的效率高，则可以说（　　） A．甲热机的功率比乙热机功率的大 B．在单位时间内甲消耗的燃料比乙热机的少 C．甲热机比乙热机做的有用功多 D．在做有用功相同的条件下，甲消耗的燃料少 【答案】D 【分析】热机效率的概念：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能量之比。比值越大，则效率越高。 【详解】A．功率是物体做功快慢的物理量，与效率是两个完全不同的概念，故A错误； B．甲的热机效率高，说明甲对燃料释放的热能利用率比乙高，该选项只强调了消耗的燃料，没强调做功的多少，故B错误； C．热机的效率越高，说明热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比越大，但甲所做的有用功不一定多，故C错误； D．在做有用功相同的条件下，甲消耗的燃料少，则甲热机的效率高，故D正确。 故选D。 【点评】此题没有直接考查热机效率的概念，主要考查了学生对热机效率的理解，同时也考查了热机效率与功率的区别： （1）效率是个百分数，功率是做功的快慢； （2）效率是热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，或者说成热机将燃气产生的内能变成机械能的百分比，或者说成对燃料释放的热能利用率。 11．如图是某内燃机能量流向图，据图可知该内燃机的工作效率是（　　） A．25% B．35% C．40% D．45% 【答案】B 【详解】热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，即做有用功的能量在燃料完全燃烧产生的能量中所占的百分比，由图可知，该内燃机的工作效率是 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 12．质量为3t的载重汽车，额定功率为100kW，汽车先以10m/s的速度在平直公路上以20kW的功率匀速行驶了10min，消耗汽油1.2kg。试问： (1)1.2kg的汽油完全燃烧放出的热量为多少？（已知汽油的热值为4.5x107J/kg） (2)汽车在平直公路上匀速行驶时，受到的阻力为多少？ (3)汽车在平直公路上匀速行驶时汽油机的效率为多少？ 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）汽油燃烧放出的热量为 （2）由 可得牵引力做功为 由可得，汽车行驶的路程   由可得，汽车的牵引力为： 由于汽车在平直公路上匀速行驶，则受到的阻力为 （3）汽车在平直公路上匀速行驶时能量转化的效率为 13．建筑工地上，起重机在12s内将质量为的重物沿竖直方向匀速提升6m，此过程起重机消耗柴油0.01kg。柴油的热值，求： (1)完全燃烧0.01kg柴油放出的热量； (2)起重机提升重物克服物重做功的功率； (3)此过程起重机的热机效率。 【答案】(1) (2) (3)30% 【详解】（1）完全燃烧0.01kg柴油放出的热量 （2）物重 起重机对重物所做的有用功为 起重机提升重物的功率 （3）起重机的提升效率 14．2023年2月国产航母“福建”号开始海试，可搭载质量为的“歼﹣35”战机60架，航母用重油作为燃料，其发动机的最大功率。（g取10N/kg，，重油的热值为）求： (1)“歼﹣35”战机的重力为多少； (2)当20架“歼﹣35”战机从甲板上起飞，舰艇排开海水的体积将减小多少m3； (3)若航母发动机的效率为30%，航母以最大功率航行2h，需要燃烧重油多少kg。 【答案】(1)3×105N (2)600m3 (3)9.6×104kg 【详解】（1）“歼﹣35”战机的重力为 （2）20架“歼﹣35”战机的重力为G总＝mg＝20×3×104kg×10N/kg＝6×106N 航母漂浮在海面，所受的浮力等于自身的重力，战机起飞后，航母减小的浮力等于其减小的重力，即20架战机的重力，减小的浮力为 舰艇排开海水减小的体积 （3）航母以最大功率航行2h，做的有用功 航行时，航母燃烧重油放出的热量 燃烧重油的质量 15．如图所示是一款远程无人驾驶清扫车，自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距等技术来收集周围的交通状况，该车在公路上匀速直线行驶了8km，消耗了汽油1.2kg，若汽油机的效率为30%（汽油的热值为），求： (1)1.2kg汽油完全燃烧放出的热量； (2)清扫车在匀速行驶过程中受到的阻力。 【答案】(1)5.4×107J (2)2025N 【详解】（1）汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq=1.2kg×4.5×107J/kg=5.4×107J （2）清扫车发动机做的有用功W有用=Q放η=5.4×107J×30%=1.62×107J 清扫车的牵引力为 因为清扫车在匀速行驶，处于平衡状态，根据二力平衡可知，受到的阻力等于牵引力，即f=F=2025N 三、热效率 16．已知天然气的热值，完全燃烧天然气放出 J的热量。某天然气热水炉烧天然气，使常温下5kg的水温度升高了，则水吸收的热量是 J，该热水炉的效率为 。[水的比热容为] 【答案】 42% 【详解】[1]完全燃烧0.05m3天然气放出的热量为 [2]常温下5kg的水温度升高了40℃，则水吸收的热量 [3]该热水炉的效率 17．用煤气灶既方便又环保，一般的煤气灶正常工作时，15min可使质量为4kg，温度为50℃的水在一标准气压下烧开。已知煤的热值为q=4.0×107J/m3，水的比热容为c＝4.2×103J/（kg•℃），求： (1)水吸收的热量是多少？ (2)若煤气灶放出的热量70%被水吸收，煤气灶实际放出的热量为多少？ (3)要放出这些热量，需燃烧多少m3煤气？ 【答案】(1)8.4×105J (2)1.2×106J (3)0.03m3 【详解】（1）水吸收的热量 （2）由得，煤气完全燃烧放出热量 （3）由得，需要煤气的体积 18．小夸春游时携带一个轻质合金锅、一台便携式丁烷气炉如图所示（内置一瓶新的燃气，参数如下表所示），野炊地水的沸点为98℃，测出当地水的温度为18℃，燃烧0.1kg的燃气可以将锅内2.5kg的水烧开，水的比热容为，求： 气瓶规格（尺寸/容量） 品名 总质量 净质量 主要成分 热值 神州 354g 250g 丁烷 8.4×10⁷J/kg (1)一瓶丁烷气体完全燃烧放出的热量； (2)将锅内2.5kg的水烧开需要吸收的热量； (3)轻质合金锅吸热的效率； (4)若改用吸热效率为30%的铁锅，则同样烧开2.5kg的水能节省多少千克的燃料？ 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）燃料的质量为m=0.25kg，燃料的热值为，则一瓶燃料完全燃烧放出的热量为 （2）水的质量为，水的比热容为，水的温度变化为 则水烧开需要吸收的热量为 （3）由题可知，烧开2.5kg的水需要的燃料为，则燃料完全燃烧放出的热量为 则合金锅的吸热效率为 （4）效率为30%，则燃料需要放出热量为 需要的燃料质量为 则节省的燃料为 19．有甲、乙两台汽油机，在相同的时间内，它们所做的有用功之比是，消耗汽油的质量之比是，那么它们的效率之比是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】在热机中，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫热机的效率；根据求出燃料完全燃烧放出的热量，则它们的效率之比为 故选D。 20．汽油机甲，飞轮每分钟转2400转，汽油机的汽缸容积为150cm3，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为2.0×106Pa，且甲汽油机一分钟消耗25g汽油。汽油机甲与汽油机乙的效率比值为5∶4，汽油机甲的功率是乙的2.5倍，则汽油机甲的功率和甲、乙汽油机相同时间的油耗之比为（　　）（汽油的热值为4.8×107J/kg） A．3.6×106W；2∶1 B．6000W；2∶1 C．3.6×106W；1∶2 D．6000W；1∶2 【答案】B 【详解】根据题意知道，一个做功冲程中燃气对活塞做的功 曲轴每转两圈对外做功一次，所以1min转动2400转，完成1200个工作循环，对外做功1200次，则1min对外做的总功 汽油机甲的热功率 甲的功率为P甲，乙的功率为P乙，效率为η甲，效率为η乙，汽油的热值为q，做功时间为t，甲在时间t内做的有用功 W甲=P甲t 则由题意知道，汽油机甲的功率是乙的2.5倍，汽油机甲与汽油机乙的效率比值为5:4，则甲在时间t内消耗的总能量 甲在时间t内的耗油量 同理可以得到乙在时间t内的耗油量的表达式 甲、乙两汽油机在相同时间内的耗油量之比就等于两表达式之比 故B正确。 故选B。 21．现有两个使用同一种燃料的加热器，用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热。已知甲物质的比热是乙物质的2倍，甲物质的质量是乙物质的，当甲物质升高的温度是乙物质的时（甲、乙物质的物态都不发生改变），加热甲物质所用燃料是加热乙物质的，则两加热器利用热能的效率之比是（　　） A．3:4 B．1:1 C．3:2 D．2:1 【答案】B 【详解】由题意可知，，，，由Q吸=cm△t可得，甲、乙物质吸收的热量之比是 两加热器的燃料都相同，那么燃料的热值是相同的，加热甲物质所用燃料是加热乙物质的，也就是说甲、乙两物质消耗燃料的质量关系是，由Q放=qm可得，两加热器消耗燃料完全燃烧释放的热量之比是 由热机效率公式可知道，两加热器利用热能的效率之比是 两加热器利用热能的效率之比是1∶1。 故选B。 22．物理兴趣小组用煤炉给10kg的水加热，同时绘制了加热过程中水温随时间变化的曲线，如图所示。若6min内共燃烧了0.6kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），煤的热值取3×107J/kg。假设单位时间内燃烧煤的质量相同，下列判断正确的是（　　） A．煤的热值表示煤完全燃烧可以释放3×107J的热量 B．0~4min内水吸收的热量为2.52×106J C．此次加热过程中的热效率为14% D．将煤磨成粉末，可以增大煤的热值 【答案】C 【详解】A．煤的热值是指1kg煤完全燃烧时放出的热量为3×107J，故A错误； B．由图象可知，0∼4min内，水的温度变化量 Δt=t−t0=70∘C−20∘C=50∘C则水吸收的热量 Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×50∘C=2.1×106J故B错误； C．6min内煤完全燃烧释放的热量 Q放=mq=0.6kg×3×107J/kg=1.8×107J0∼6min内水吸收的热量 此次加热过程中的热效率 故C正确； D．将煤磨成粉末，可以燃烧的更充分，但煤的热值不变，因为热值是燃料的一种特性，与燃料的质量、是否完全燃烧等因素无关，故D错误。 故选C。 23．小明利用图甲装置研究某燃料热值，他取少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4.2g，并根据实验数据绘制了水温随时间变化的图像如图乙中a线所示。已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放出热量只有60%被水吸收。水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)，整个过程中忽略水的质量变化。下列说法中正确的是（　　） A．通过图像计算得知4min水吸收到的热量为2520J B．通过计算得出该燃料的热值为2×106J/kg C．这种方法计算出的热值比实际的热值偏大 D．若实验装置和热损失比例均不变，利用该燃料加热另一杯水绘出了如图乙中b线所示图像，则这杯水的质量小于上一杯水的质量 【答案】B 【详解】A．由图乙知，a图线水在前2min内温度由93℃升到99℃，2~4温度保持不变，已经沸腾，则前2min吸收的热量 Q吸=cm水(t-t)=4.2×103J/(kg⋅℃)×0.1kg×(99-93)℃=2.52×103J 燃料燃烧过程是均匀放热，那么4min内吸收的热量 Q吸′=2Q吸=2×2.52×103J=5040J 故A错误； BC．据得，燃烧燃料放出的热量 则该燃料的热值 而在燃烧过程中，燃料不能完全燃烧，则用此方法算得的Q放偏小，那么算得的热值比实际值偏小，故B正确，C错误； D．由图乙知，b图线加热至沸腾的时间比a图线的长，在实验装置和热损失比例均不变的情况下，b图线加热时间更长可能是b图线中所用的水的初温比a的低及b图线中所用的水的质量比a的多，故D错误。 故选B。 24．混合动力汽车具有节能、低排放等优点成为汽车研究与开发领域的重点。某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量。当需要高速行驶或蓄电池的电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电。车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，由内燃机提供能量，汽车以某一速度匀速行驶了2.7×104m．用时0.5h，同时蓄电池的电能增加了2kW•h．若所用燃料的热值是4.5×107J/kg，测试过程中消耗3.4kg的燃料。通过计算可知，下列结果（　　） ①汽车的速度是45km/h ②汽车牵引力做的功5.4×107J ③燃料完全燃烧放出的热量是1.53×109J ④汽车发动机的效率是40% A．只有②④正确 B．只有①③正确 C．只有②③正确 D．只有②③④正确 【答案】A 【详解】①由题知，汽车以某一速度匀速行驶了 2.7×104m＝27km 用时0.5h，所以汽车的速度 故①错误； ②由图象可知，汽车速度为15m/s时，所受阻力为2000N，由于汽车匀速行驶，水平方向汽车的牵引力与阻力是一对平衡力，所以 牵引力做功 故②正确 ③测试过程中消耗3.4kg的燃料，所以燃料完全燃烧放出的热量 故③错误 ④汽车牵引力做功使其前进的同时给蓄电池充电，电能增加了 燃料燃烧转化为有用的能量 汽车发动机的效率 故④正确。 故选A。 【点评】本题考查了速度、功、热量、效率的计算，本题关键是从图象读出汽车所受阻力的大小，通过二力平衡条件求出牵引力，是一道综合题。 25．中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志，如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液体氢作为燃料，液态氧作为助燃剂，液态氢的热值为。 （1）某火箭发射时携带液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是多少J？ （2）若第一问放出的热量只有20%被水吸收，能将、初温为30℃的水加热至多少℃？【c水=4.2×103J/(kg∙℃)，已知当地大气压为1标准大气压】 （3）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在汽缸中燃烧，某次测试中，一辆氢能源车以70kW的功率匀速行驶20min，消耗了1. 5kg燃料，求该发动机的效率。 【答案】（1）8.4×1012；（2）100；（3）40％ 【详解】解：（1）某火箭发射时携带液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是 （2）若第一问放出的热量只有20%被水吸收，水吸收的热量为 由得，这些热量能使、初温为30℃的水温度升高 水的末温为 而1标准大气压下水的沸点为100℃，则水的末温为100℃。 （3）1. 5kg氢燃料释放的热量为 由得，氢能源车的牵引力做的功为 该发动机的效率 26．(2025·山东·)汽油在发动机气缸中燃烧不充分会产生积碳，影响发动机性能。在发动机维护保养后，汽油燃烧会更加充分，其热值（　　） A．变大 B．变小 C．不变 D．无法确定 【答案】C 【来源】2025�山东�中考真题 【详解】热值是燃料的特性，与燃料的种类有关，与是否完全燃烧无关。维护后燃烧更充分，说明相同质量的汽油燃烧，释放的热量更多，但热值不变。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 27．(2025·江苏省连云港市·)运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有（　　） A．较大的热值 B．较低的沸点 C．较大的比热容 D．较高的凝固点 【答案】A 【来源】2025�江苏连云港�中考真题 【详解】A．液态氢具有较大的热值，这意味着单位质量的氢燃料完全燃烧时能释放出更多的热量，可以为火箭提供更大的推力，故A符合题意； B．虽然液态氢的沸点较低（-252.8℃），但这只是其物理特性，与作为燃料的优越性无直接关系，故B不符合题意； C．比热容表示物质吸热或放热的能力，但火箭燃料需要的是燃烧时释放大量能量，而不是储存热量的能力，故C不符合题意； D．凝固点高低与燃料性能无关，且氢的凝固点极低（-259℃），这反而增加了储存难度，故D不符合题意。 故选A。 28．(2025·湖北·)如图是液体燃料火箭喷气发动机示意图。输送装置将燃料和氧化剂输送到燃烧室燃烧，产生气体喷出推动火箭前进。下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧时内能转化为化学能 B．燃料箱燃料减少，燃料热值不变 C．燃烧放出热量越多，燃料热值越大 D．火箭前进时，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能 【答案】B 【来源】2025�湖北�中考真题 【详解】A．燃料燃烧时，燃料的化学能先转化为内能，再将内能转化为机械能，故A错误； B．热值是燃料的基本属性，与燃料的质量大小无关，所以燃料箱燃料减少，热值不变，故B正确； C．热值是燃料的基本属性，与燃料燃烧放出热量多少无关，故C错误； D．火箭前进时，是将燃气的内能转化为机械能，由于有热量损失，燃料不可能全部燃烧等因素影响，燃料的化学能不可能全部转化为火箭的机械能，故D错误。 故选B。 29．(2025·黑龙江·)质量为1kg的酒精和1g的酒精的热值是 （填“相同”或“不同”）的；若完全燃烧420g的酒精放出的热量全部被水吸收，可使 kg的水温度从30℃升高到90℃。[酒精的热值为3.0×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）] 【答案】 相同 50 【来源】2025�黑龙江�中考真题 【详解】[1]热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的质量以及燃烧条件无关，所以质量为1kg的酒精和1g的酒精的热值相同。 [2]酒精完全燃烧放出的热量 由题意， 由，则水的质量 30．(2025·山东省威海市·)小明和爸爸质量共120kg，骑着一辆质量为300kg（含装备）的三轮摩托车，沿318国道从成都前往拉萨旅行。水平骑行时每只轮胎与地面接触的面积为0.02m2（g取10N/ kg） (1)水平骑行时，摩托车对地面的压力、压强分别是多少？ (2)在海拔约5000m的米拉山垭口烧水，用燃气炉将质量2.5kg、初温为3℃的水加热至沸腾（水的沸点为83℃）。若燃气完全燃烧释放热量的30%被水吸收。则水吸收了多少热量？共用掉多少燃气？[，] 【答案】(1)4200N， 7×10⁴Pa (2)8.4×105J， 0.056kg 【来源】2025�山东威海�中考真题 【详解】（1）摩托车对地面的压力F=G=m总g=420kg×10N/kg=4200N 摩托车对地面的压强 （2）水吸收热量Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×2.5kg×(83℃-3℃)=8.4×105J 燃气释放热量 燃气质量 5 / 15 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第3节 热机的效率 目录 【A 夯基础】 1 一、燃料的热值 1 二、热机的效率 3 三、热效率 5 【B 提能力】 6 【C 链中考】 8 1、 燃料的热值 1．某小组设计了一个实验来比较“煤油和菜籽油的热值大小关系”。他们的实验装置如图所示，实验中收集和记录的数据如下表所示。 燃烧前水的温度 燃烧后水的温度 煤油 25 44 菜籽油 25 34 （1）实验中，为了可以比较两种燃料的热值大小，除需要装置相同，甲、乙两杯水的初温和质量相同之外，还应保持相同的物理量是 ； （2）实验前，实验装置要按照 （“自上而下”或“自下而上”）的顺序进行组装。燃料燃烧过程中化学能转化为 。本实验是用 （选填“水温升高的多少”或“加热时间的长短”）来表示煤油和菜籽油放出热量的多少； （3）根据实验中收集的数据，可以看出煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是 。 2．如图下图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是0.1kg，烧杯内的液体质量也相同。 （1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验； （2）比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验。 3．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。 （1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量，是通过 来反映的（选“温度计上升示数”或“加热时间”）； （2）比较不同物质吸热升温的特点： ①应选择 两图进行实验；需要的测量器材如图所示：还需秒表和 ②不同物质吸热的多少是通过 来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间“）； ③如图丁，若液体B的比热容是4.0×103J/(kg·℃)，液体A的比热容是 J/(kg·℃)。 4．把一瓶酒精倒去一半，则剩下的酒精（    ） A．比热容和热值均变为原来的一半 B．比热容和热值均不变 C．热值变为原来的一半，比热容不变 D．比热容变为原来的一半，热值不变 5．送“北斗导航系统”最后一颗卫星升空的“长征三号乙运载火箭”使用的燃料是液态氢，这主要是利用它的 大；“长征三号乙运载火箭”运送升空过程中，从能量转化的角度来看，燃料的化学能转化成燃气的 能，再转化成火箭的 。 6．2024年10月30日4时27分，神舟十九号载人飞船搭载三名航天员，由长征二号遥十九火箭从我国酒泉卫星发射中心发射升空，约10分钟后，神舟十九号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，发射取得圆满成功。如图所示。发射火箭时通常采用液氢作为燃料，原因是其热值很大，约为，这个热值的物理意义是 。 7．哈尔滨已进入供暖期，不法商贩将煤矸石掺在优质煤中高价销售，如果让我们提示客户不上当，最恰当的方法是检测下列物理量中的（　　） A．温度 B．比热容 C．热值 D．质量 二、热机的效率 8．下列关于热机效率的说法正确的是（   ） A．热机的效率越低，它消耗的燃料就越多 B．燃料燃烧不充分时，部分能量被浪费掉，热值将减小 C．通过技术改进，热机效率可以无限增大 D．热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大 9．下列关于热机效率，说法正确的是（　　） A．热机功率越大，效率必定越高 B．用热值大的燃料就能提高热机效率 C．不断创新和改进热机结构，可以提高热机效率，最终热机效率会达到100% D．利用废气的能量及减小摩擦是提高热机效率的有效途径 10．如果甲热机的效率比乙热机的效率高，则可以说（　　） A．甲热机的功率比乙热机功率的大 B．在单位时间内甲消耗的燃料比乙热机的少 C．甲热机比乙热机做的有用功多 D．在做有用功相同的条件下，甲消耗的燃料少 11．如图是某内燃机能量流向图，据图可知该内燃机的工作效率是（　　） A．25% B．35% C．40% D．45% 12．质量为3t的载重汽车，额定功率为100kW，汽车先以10m/s的速度在平直公路上以20kW的功率匀速行驶了10min，消耗汽油1.2kg。试问： (1)1.2kg的汽油完全燃烧放出的热量为多少？（已知汽油的热值为4.5x107J/kg） (2)汽车在平直公路上匀速行驶时，受到的阻力为多少？ (3)汽车在平直公路上匀速行驶时汽油机的效率为多少？ 13．建筑工地上，起重机在12s内将质量为的重物沿竖直方向匀速提升6m，此过程起重机消耗柴油0.01kg。柴油的热值，求： (1)完全燃烧0.01kg柴油放出的热量； (2)起重机提升重物克服物重做功的功率； (3)此过程起重机的热机效率。 14．2023年2月国产航母“福建”号开始海试，可搭载质量为的“歼﹣35”战机60架，航母用重油作为燃料，其发动机的最大功率。（g取10N/kg，，重油的热值为）求： (1)“歼﹣35”战机的重力为多少； (2)当20架“歼﹣35”战机从甲板上起飞，舰艇排开海水的体积将减小多少m3； (3)若航母发动机的效率为30%，航母以最大功率航行2h，需要燃烧重油多少kg。 15．如图所示是一款远程无人驾驶清扫车，自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距等技术来收集周围的交通状况，该车在公路上匀速直线行驶了8km，消耗了汽油1.2kg，若汽油机的效率为30%（汽油的热值为），求： (1)1.2kg汽油完全燃烧放出的热量； (2)清扫车在匀速行驶过程中受到的阻力。 三、热效率 16．已知天然气的热值，完全燃烧天然气放出 J的热量。某天然气热水炉烧天然气，使常温下5kg的水温度升高了，则水吸收的热量是 J，该热水炉的效率为 。[水的比热容为] 17．用煤气灶既方便又环保，一般的煤气灶正常工作时，15min可使质量为4kg，温度为50℃的水在一标准气压下烧开。已知煤的热值为q=4.0×107J/m3，水的比热容为c＝4.2×103J/（kg•℃），求： (1)水吸收的热量是多少？ (2)若煤气灶放出的热量70%被水吸收，煤气灶实际放出的热量为多少？ (3)要放出这些热量，需燃烧多少m3煤气？ 18．小夸春游时携带一个轻质合金锅、一台便携式丁烷气炉如图所示（内置一瓶新的燃气，参数如下表所示），野炊地水的沸点为98℃，测出当地水的温度为18℃，燃烧0.1kg的燃气可以将锅内2.5kg的水烧开，水的比热容为，求： 气瓶规格（尺寸/容量） 品名 总质量 净质量 主要成分 热值 神州 354g 250g 丁烷 8.4×10⁷J/kg (1)一瓶丁烷气体完全燃烧放出的热量； (2)将锅内2.5kg的水烧开需要吸收的热量； (3)轻质合金锅吸热的效率； (4)若改用吸热效率为30%的铁锅，则同样烧开2.5kg的水能节省多少千克的燃料？ 19．有甲、乙两台汽油机，在相同的时间内，它们所做的有用功之比是，消耗汽油的质量之比是，那么它们的效率之比是（　　） A． B． C． D． 20．汽油机甲，飞轮每分钟转2400转，汽油机的汽缸容积为150cm3，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为2.0×106Pa，且甲汽油机一分钟消耗25g汽油。汽油机甲与汽油机乙的效率比值为5∶4，汽油机甲的功率是乙的2.5倍，则汽油机甲的功率和甲、乙汽油机相同时间的油耗之比为（　　）（汽油的热值为4.8×107J/kg） A．3.6×106W；2∶1 B．6000W；2∶1 C．3.6×106W；1∶2 D．6000W；1∶2 21．现有两个使用同一种燃料的加热器，用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热。已知甲物质的比热是乙物质的2倍，甲物质的质量是乙物质的，当甲物质升高的温度是乙物质的时（甲、乙物质的物态都不发生改变），加热甲物质所用燃料是加热乙物质的，则两加热器利用热能的效率之比是（　　） A．3:4 B．1:1 C．3:2 D．2:1 22．物理兴趣小组用煤炉给10kg的水加热，同时绘制了加热过程中水温随时间变化的曲线，如图所示。若6min内共燃烧了0.6kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），煤的热值取3×107J/kg。假设单位时间内燃烧煤的质量相同，下列判断正确的是（　　） A．煤的热值表示煤完全燃烧可以释放3×107J的热量 B．0~4min内水吸收的热量为2.52×106J C．此次加热过程中的热效率为14% D．将煤磨成粉末，可以增大煤的热值 Δt=t−t0=70∘C−20∘C=50∘C则水吸收的热量 Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×50∘C=2.1×106J故B错误； C．6min内煤完全燃烧释放的热量 Q放=mq=0.6kg×3×107J/kg=1.8×107J0∼6min内水吸收的热量 此次加热过程中的热效率 故C正确； D．将煤磨成粉末，可以燃烧的更充分，但煤的热值不变，因为热值是燃料的一种特性，与燃料的质量、是否完全燃烧等因素无关，故D错误。 故选C。 23．小明利用图甲装置研究某燃料热值，他取少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4.2g，并根据实验数据绘制了水温随时间变化的图像如图乙中a线所示。已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放出热量只有60%被水吸收。水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)，整个过程中忽略水的质量变化。下列说法中正确的是（　　） A．通过图像计算得知4min水吸收到的热量为2520J B．通过计算得出该燃料的热值为2×106J/kg C．这种方法计算出的热值比实际的热值偏大 D．若实验装置和热损失比例均不变，利用该燃料加热另一杯水绘出了如图乙中b线所示图像，则这杯水的质量小于上一杯水的质量 24．混合动力汽车具有节能、低排放等优点成为汽车研究与开发领域的重点。某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量。当需要高速行驶或蓄电池的电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电。车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，由内燃机提供能量，汽车以某一速度匀速行驶了2.7×104m．用时0.5h，同时蓄电池的电能增加了2kW•h．若所用燃料的热值是4.5×107J/kg，测试过程中消耗3.4kg的燃料。通过计算可知，下列结果（　　） ①汽车的速度是45km/h ②汽车牵引力做的功5.4×107J ③燃料完全燃烧放出的热量是1.53×109J ④汽车发动机的效率是40% A．只有②④正确 B．只有①③正确 C．只有②③正确 D．只有②③④正确 25．中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志，如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液体氢作为燃料，液态氧作为助燃剂，液态氢的热值为。 （1）某火箭发射时携带液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是多少J？ （2）若第一问放出的热量只有20%被水吸收，能将、初温为30℃的水加热至多少℃？【c水=4.2×103J/(kg∙℃)，已知当地大气压为1标准大气压】 （3）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在汽缸中燃烧，某次测试中，一辆氢能源车以70kW的功率匀速行驶20min，消耗了1. 5kg燃料，求该发动机的效率。 26．(2025·山东·)汽油在发动机气缸中燃烧不充分会产生积碳，影响发动机性能。在发动机维护保养后，汽油燃烧会更加充分，其热值（　　） A．变大 B．变小 C．不变 D．无法确定 27．(2025·江苏省连云港市·)运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有（　　） A．较大的热值 B．较低的沸点 C．较大的比热容 D．较高的凝固点 28．(2025·湖北·)如图是液体燃料火箭喷气发动机示意图。输送装置将燃料和氧化剂输送到燃烧室燃烧，产生气体喷出推动火箭前进。下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧时内能转化为化学能 B．燃料箱燃料减少，燃料热值不变 C．燃烧放出热量越多，燃料热值越大 D．火箭前进时，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能 29．(2025·黑龙江·)质量为1kg的酒精和1g的酒精的热值是 （填“相同”或“不同”）的；若完全燃烧420g的酒精放出的热量全部被水吸收，可使 kg的水温度从30℃升高到90℃。[酒精的热值为3.0×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）] 30．(2025·山东省威海市·)小明和爸爸质量共120kg，骑着一辆质量为300kg（含装备）的三轮摩托车，沿318国道从成都前往拉萨旅行。水平骑行时每只轮胎与地面接触的面积为0.02m2（g取10N/ kg） (1)水平骑行时，摩托车对地面的压力、压强分别是多少？ (2)在海拔约5000m的米拉山垭口烧水，用燃气炉将质量2.5kg、初温为3℃的水加热至沸腾（水的沸点为83℃）。若燃气完全燃烧释放热量的30%被水吸收。则水吸收了多少热量？共用掉多少燃气？[，] 5 / 15 学科网（北京）股份有限公司 $$