2.2热机效率 3跨学科实践：保护地球家园课件-2025-2026学年物理教科版九年级上册

第2章　改变世界的热机 2　热机效率 3　 跨学科实践：保护地球家园  　热机效率 1.【新课标·物理观念】(2025四川南充期中)甲、乙两汽车,甲 的汽油机效率比乙的汽油机效率高,这表明 ( ) A.甲做功比乙做功快 B.做相同的功,甲耗油比乙多 C.甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少 D.消耗同样多汽油甲做有用功比乙做有用功多     D     解析　甲的汽油机效率比乙的汽油机效率高,只能说明甲汽 油机能量的利用率比乙汽油机能量利用率高,不能说明甲做 功比乙做功快,故A不符合题意;做相同的功,甲耗油比乙少,故 B不符合题意;两个机器做功多少未知,因此不能确定甲消耗 的汽油比乙少,故C不符合题意;消耗相同的汽油,甲做的有用 功比乙做的有用功多,故D符合题意。故选D。 易错易混 功率是表示做功快慢的物理量,热机效率是热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,指能量的利用率。 2.(2024山东济宁月考)下列措施中不能提高热机效率的是  ( ) A.使燃料充分燃烧 B.增加热机的传动装置 C.保证良好的润滑 D.减少热机的各种热损失     B     解析　使燃料充分燃烧、减少热量的损失、保证良好的润 滑,可以提高热机的效率,增加传动装置,可能会多做额外功,导 致效率降低。故选B。 3.(2025河北保定期中)内燃机的能量流向图如图所示。内燃 机的效率为 ( ) A.7%　　　    B.28%　　　    C.31%　　　    D.34%     D     解析　内燃机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃 烧放出的能量之比,所以,结合能量流向图可知,该内燃机的效 率为34%。故选D。 4.【新中考·开放性设问】(2022山西中考)热机的效率是衡量 汽车发动机性能的关键指标。2020年9月,我国潍柴集团发布 全球首款热机的效率突破50%的商业化柴油机,这一成果的 意义犹如人类历史上首次百米赛跑突破10 s。立志成为汽车 设计师的小明,也想设计改造发动机,使热机的效率达80%。 考虑影响热机效率的因素,你认为小明可以在哪些方面改进 创新?__________________。假如小明的设想实现了,会给我 们的生活带来哪些影响?_____________________。(写出一 条即可) 　节能(答案合理即可)     　改良发动机结构     解析　为了提高热机效率,可以改良发动机结构,减少能量损 失,提高内能转化为机械能的效率。假如小明的设想实现了, 热机效率的提高可以减少燃油的消耗,从而更好地节约能源 和保护环境。  　热机与环境 5.(2022湖北十堰中考)为实现国家关于“碳达峰”“碳中 和”目标,东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车 同样油耗和使用条件下,发动机工作时,尾气中“汽油味”明 显降低,动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图,下列 有关说法错误的是 ( )       C     A.尾气中“汽油味”降低,是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全 B.该冲程为做功冲程,内能转化为机械能 C.汽油在汽缸内完全燃烧,发动机效率可达100% D.该发动机减少了碳排放,有利于节约能源和环境保护 解析　发动机在工作时不可避免地要克服机械部件间的摩擦 做额外功,机械效率一定小于100%,故C错误。   6.【新课标·科学思维】(2024山东淄博淄川一模,★★☆)汽车 是现代生活中最常见的一种交通工具,如图甲、乙分别是某 汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是  ( )     A     A.甲图是压缩冲程,活塞对汽缸内的气体做功,气体的温度升 高 B.由乙图可知该汽油机的效率是30% C.汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分,这会 降低燃料的热值 D.为节能,冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖,该举 措大大提高了燃料的热值 解析　如图甲所示,进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,压 缩气体,这是汽油机的压缩冲程,故A正确;由乙图可知该汽油 机的效率为η=100%-6%-30%-36%=28%,故B错误;燃料燃烧得 越不充分,越会降低燃料的利用率,不会降低燃料的热值,故C 错误;为节能,冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖,该 举措不能提高燃料的热值,故D错误。故选A。 特别提醒 热值是燃料的一种固有属性,与燃料是否完全燃烧、燃料的质量大小无关,只与燃料的种类有关。 7.【跨学科·工程实践】(★☆☆)我国某研究机构于2020年发 布了全球首款效率突破50%的商用柴油机,世界内燃机发展 出现历史性新突破,下列关于内燃机说法正确的是 ( ) A.内燃机的效率越低,则表示内燃机做功越慢 B.在内燃机的能量损失中,废气带走的能量很少 C.可通过减少各部件间的摩擦提高内燃机的效率 D.随着技术的进步,内燃机的效率能到达100%     C     解析　内燃机的效率是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,与做功的快慢无关,故A错误;内燃机 的能量损失中,废气带走的能量较多,约占三分之一,故B错误; 提高燃料的利用率、减少各种能量损失、减少各部件间的摩 擦都可以提高内燃机的效率,故C正确;无论技术怎么进步,内 燃机在工作过程中,总存在能量损失,所以热机效率不可能到 达100%,故D错误。故选C。 8.【跨学科·社会发展】(2023广西中考,★★☆)2023年5月30 日,搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭发 射成功。火箭升空时,燃料燃烧释放的内能转化为_______ 能,散失的能量越少,发动机效率越______(选填“高”或 “低”)。 　高     　机械     解析　火箭升空时,燃料燃烧,化学能转化为燃气的内能,内能 又转化为火箭的机械能。发动机的效率等于用来做有用功的 能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,散失的能量越少,转化 成的有用功越多,使得发动机的效率越高。 9.(2023四川南充中考,★★☆)某单缸四冲程汽油机,飞轮每分 钟转3 000转,则每秒对外做功________次,每次对外做功115 J, 该汽油机的效率为25%,连续工作1小时需消耗汽油_______kg (q汽油=4.6×107 J/kg)。     0.9         25     解析　汽油机的飞轮转速为3 000 r/min=50 r/s,即汽油机飞轮 每秒转50圈,由于四冲程汽油机1个工作循环完成4个冲程,飞 轮和曲轴转2圈,对外做功1次,所以该汽油机每秒对外做功25 次;汽油机1小时对外所做的功:W总=3 600×25×115 J=1.035×10 7 J,由η= 可知,汽油完全燃烧放出的热量:Q放= =  =4.14×107 J,由Q放=mq可知,消耗汽油的质量:m=  = =0.9 kg。 10.【跨学科·工程实践】(2024山东济宁一模,★★☆)2023年3 月29日,由中国工程院杨凤田院士倡导的首款四座氢燃料内 燃机飞机验证机在沈阳某机场完成首飞(如图所示),飞机配置 高压气态储氢罐可储氢4.5 kg,氢气的最大可用量为4 kg,飞机 在空中以180 km/h的速度匀速巡航时,前置螺旋桨提供的牵引 力为1.4×103 N,已知氢气的热值为1.4×108 J/kg。求:   (1)最大可用量4 kg的氢气完全燃烧放出的热量; (2)若氢燃料内燃机完全燃烧氢气的能量转化为前置螺旋桨 提供牵引力做功的效率是50%,以180 km/h的速度匀速巡航 时,飞机的最大航程。 解析    (1)最大可用量4 kg的氢气完全燃烧放出的热量Q放=mq =4 kg×1.4×108 J/kg=5.6×108 J; (2)氢燃料内燃机完全燃烧氢气的能量转化为前置螺旋桨提 供牵引力做的功为W=Q放η=5.6×108 J×50%=2.8×108 J,飞机在 空中以180 km/h的速度匀速巡航时,前置螺旋桨提供的牵引力 为1.4×103 N,则以180 km/h的速度匀速巡航时,飞机的最大航 程约是s= = =2×105 m=200 km。   11.【跨学科·日常生活】(2024河北邯郸二模)2024年的中国 新能源汽车市场好戏连台。如表所示是某新能源汽车的相关 参数。这种新能源汽车,在亏电状态下耗油量为3.8 L/100 km, 该车以108 km/h的速度匀速直线行驶216 km,所需时间为_____ 小时,若此过程中所受阻力是车重(忽略燃油的重力)的0.05 倍,则牵引力做功的功率为___________W,发动机的效率约为 ___________(百分数保留整数,g=10 N/kg,q汽油=4.5×107 J/L)。     44%         22 500         2 车身质量 1 500 kg 引擎类型 插电式混合 动力、纯电动 车型尺寸 4 765/1 837/ 1 495 mm 标准座位数 5 油耗 3.8 L/100 km 最高速度 150 km/h 油箱容积 48 L 加速时间 7.3秒 解析　该车以108 km/h的速度匀速直线行驶216 km 所需时 间t= = =2 h;该车匀速行驶,牵引力与阻力是一对平衡 力,牵引力的大小F=f=0.05mg=0.05×1 500 kg×10 N/kg=750N,当该车在平直公路上以v=108 km/h=30 m/s的速度匀速直线行驶 时,牵引力做功的功率P= = =Fv=750 N×30 m/s=22 500 W; 燃油燃烧释放的热量Q=216 km×3.8 L/100 km×4.5×107 J/L=3. 693 6×108 J,牵引力做功W=Pt=22 500 W×2×3 600 s=1.62×108 J,发动机的效率约为η= ×100%= ×100%≈44%。 $$