14.3 热机的效率-2025-2026学年九年级物理全一册同步讲义人教版（2024）

第十四章 内能的利用 课题3 热机的效率 模块导引： 学习目标 思维导图 知识精讲 考点解析 课后作业 1. 从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的本领不同，建立热值的概念。 2. 能简单计算燃料燃烧放出的热量。 3. 能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率。 一、燃料的热值 1. 燃料 （1）燃料的种类 燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。 （2）燃料燃烧时能量转化 燃料在燃烧时将化学能转化为内能，也就是我们常说的释放能量。 2. 燃料的热值 （1）定义：把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量（或体积）之比，叫做这种燃料的热值。 （2）单位：焦耳每千克（或焦耳每立方米），符号：J/kg（或J/m3） （3）常用燃料的热值对应表 燃料 热值 燃料 热值 燃料 热值 干木柴 约1.2×10⁷J/kg 木炭 3.4×10Jkg 酒精 3.0×10⁷J/kg 烟煤 约2.9×107J/kg 柴油 4.3×10⁷Jkg 氢 1.4×10⁸Jkg 无烟煤 约3.4×10J/kg 煤油 4.6×10⁷Jkg 煤气 约3 .9×10⁷J/m³ 焦炭 3.0×10Jkg 汽油 4.6×10⁷Jkg 沼气 约1 .9×10⁷J/m³ （4）物理意义 热值在数值上等于1kg燃料完全燃烧时放出的热量。如汽油的热值为4.6×107J/kg，它表示1kg汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107J。 热值的理解 （1）热值反应了燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能的本领大小； （2）不是任何物质都有热值，如石块、铁块等非燃料物质没有热值； （3）热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。 3. 热量的计算： 1. 只有燃料燃烧放热时，才能用Q放＝mq或Q放＝Vq进行计算，不要将其与温度降低时的放热公式Q放=cm△t混淆； 2. 计算时，要明确燃料的种类、是否完全燃烧后有关； 二、热机的效率 1. 燃料的有效利用 （1）燃料的利用率 有效利用的热量与燃料完全燃烧放出总能量的比值，叫做燃料的利用率； 计算公式： （2）影响燃料利用率的因素 ①燃料未完全燃烧；②高温烟气带走的热量；③被容器、炉具、周围的空气等吸收的热量。 （3）提高燃料利用率的途径： ①让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等； ②减少热量损失，如加大有效受热面积等。 2. 内燃机中热量燃烧的能量流向图 3. 热机效率 （1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。 （2）计算公式： 对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。 （3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。 （4）常见热机效率：蒸汽机6%—15%，汽油机20%—30%，柴油机30%—45%。 4. 提高热机效率的主要途径 （1）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）； （2）减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）； （3）在热机设计和制造上，采用先进的技术； （4）保障良好的润滑，减少机械摩擦。 热机效率的理解 （1）热机的效率是指有用功在燃料完全燃烧释放的能量中所占的百分比，而功率是指做功的快慢。这是两个不同的物理量，两者之间不存在必然的联系。 （2）热机的效率与燃料的种类（热值大小）、燃料的质量、热机的工作时间、做功的多少均无关。因此采用热值大的燃料并不能提高热机的效率。 考点一：热值的理解 1．关于热值和热机效率，下列说法正确的是（   ） A．使燃料燃烧更充分，可提高热机效率 B．热机使用的燃料的热值越大，热机效率就越高 C．1kg煤油燃烧放出的热量，就是汽油的热值 D．把煤磨成煤粉或煤粒，加氧气使其燃烧更充分，可以提高煤的热值 【答案】A 【详解】A．使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故A正确； B．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，与燃料的热值无关，故B错误； CD．1kg汽油完全燃烧放出的热量叫做汽油的热值，热值是燃料的一种特性，和燃料是否燃烧、是否完全燃烧、密度、存放时间的长短无关，故CD错误。 故选A。 2．某新型环保发电站采用秸秆作为燃料进行发电。已知完全燃烧2kg秸秆，若不考虑热损失，环保发电站将获得的能量，则秸秆的热值为 J/kg。若将燃烧秸秆的质量减半，剩余秸秆的热值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 不变 【详解】[1]秸秆的热值 [2]热值是燃料的固有属性，与燃烧的质量和燃烧程度无关。将燃烧秸秆的质量减半，剩余秸秆的热值不变。 3．长征八号是新一代中型低温液体运载火箭，二级动力采用液氢液氧发动机。主要原因是液氢燃料具有较大的（　　） A．热值 B．内能 C．比热容 D．密度 【答案】A 【详解】热值是燃料本身的一种特性，液态氢具有较大的热值，完全燃烧相同质量的不同燃料，燃料的热值越大，放出的热量越多，所以火箭一般选择液态氢作为燃料就是因为液态氢具有较大的热值，故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 考点二：热机效率的理解 4．如图所示，这是一款斯特林发动机模型，点燃酒精灯后就会发现发动机的连杆带动飞轮转动起来。下列关于该发动机的说法正确的是（  ） A．该发动机工作时将内能转化为机械能 B．酒精灯中的酒精燃烧不充分时，其热值减小 C．该发动机的效率可以达到100％ D．整个过程中能量的总量在不断减小 【答案】A 【详解】A．斯特林发动机工作时，燃料燃烧将化学能转化为内能，内能再转化为机械能，故A正确； B．热值是燃料的特性，只与燃料种类有关，与燃烧是否充分无关，酒精燃烧不充分时热值不变，故B错误； C．任何热机在工作时都有能量损失（如散热、克服摩擦等），效率不可能达到100%，故C错误； D．根据能量守恒定律，整个过程中能量的总量保持不变，故D错误。 故选A。 5．2022年11月30日7时33分，神舟十五号3名航天员顺利进驻中国空间站，两个航天员乘组首次实现“太空会师”。下列说法正确的是（　　） A．火箭发射升空的发动机不属于热机 B．火箭燃料燃烧越充分，其热值越大 C．燃料用了一部分后，质量变小，热值不变 D．燃料燃烧释放的热量越多，热机效率越高 【答案】C 【详解】A．火箭发射升空时发动机内能量转化与汽油机的做功冲程一致，都是将内能转化为机械能，所以火箭发射升空的发动机属于热机，故A错误； B．燃料热值大小是燃料的属性，与燃料是否完全燃烧无关，故B错误； C．燃料用了一部分后，所含的物质减少，质量变小，但热值不变，故C正确； D．热机效率指的是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，燃料燃烧释放的热量越多，热机效率不一定越高，故D错误。 故选C。 考点三：热机燃料能量损耗途径 6．某汽油机的能量流向如图。在未来的汽车市场，零碳内燃机采用绿氢等零碳燃料，在全生命周期可实现零碳排放，前景可观。下列有关说法正确的是（　　） A．零碳内燃机比普通内燃机更环保 B．由图可知该汽油机的效率是6% C．冬天汽车利用尾气中的余热给车内供暖，降低了燃料的利用率 D．汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧得越充分，燃料的热值会降低 【答案】A 【详解】A．零碳内燃机采用绿氢等零碳燃料，在全生命周期可实现零碳排放，则零碳内燃机比普通内燃机更环保，故A正确； B．由图可知该汽油机的效率是 故B错误； C．冬天汽车利用尾气中的余热给车内供暖，使汽车法发动机产生的热量再利用，提高了燃料的利用率，故C错误； D．汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧得越不充分，或降低燃料的利用率，而燃料的热值时燃料本身的一种特性，与燃料的燃烧充分程度无关，则燃料的热值不变，故D错误。 故选A。 7．如图为某汽油机工作时的能量流向图，汽油的热值q取。以下说法正确的是（　　） A．汽油未完全燃烧时的热值比完全燃烧时的小 B．完全燃烧10kg汽油可放出的热量 C．在做功冲程，该汽油机气缸中的气体内能增大 D．该汽油机工作效率可达65% 【答案】B 【详解】A．燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，故A错误； B．完全燃烧10kg汽油放出的热量，故B正确； C．四冲程汽油机在做功冲程中，高温高压气体迅速膨胀对活塞做功，气体的内能减小，故C错误； D．由图可知，输出的有用功在总能量中所占的比例100%-33%-25%-7%=35% 所以内燃机的效率为35%，故D错误。 故选B。 8．如图所示表示的是汽油机的能量流向，对照此图，下列说法不正确的是（   ） A．废气的排放所占比例最大，减少该部分能量损失可有效提高热机效率 B．冷却水能量的二次利用可以提高能量利用率 C．该汽油机的效率为73% D．该汽油机的能量利用率为27% 【答案】C 【详解】A．由图示知，废气带走了大部分的能量，所以减少该部分的能量损失是提高热机效率的有效手段，A说法正确，不符合题意； B．冷却水带走的热量仅次于废气带走的热量，所以冷却水能量的二次利用可以提高能量利用率，B说法正确，不符合题意； CD．该汽油机的热机效率为 η=97%−33%−30%−7%=27% C说法错误，符合题意，D说法正确，不符合题意。 故选C。 考点四：热值的公式及相关计算 9．我们经常会看到一边行驶一边向空中喷雾的汽车，人们形象地将它称为雾炮车，如图所示，喷向空中的水雾能使尘埃粒子快速沉降到地面，起到净化空气的作用。下列关于雾炮车的说法中正确的是（　　） A．该雾炮车在工作时具有的惯性保持不变 B．如果雾炮车汽油机里的单个汽缸转速，则单个汽缸每秒完成60个冲程 C．若雾炮车一直保持速度大小不变在工作，则行驶过程中车的动能不变 D．若汽油的热值为，则完全燃烧汽油放出的热量是 【答案】D 【详解】A．雾炮车在路面上喷洒水雾，在喷洒的过程中，质量减小，所以车的惯性变小，故A错误； B．雾炮车汽油机里的单个汽缸转速，由于单个汽缸完成4个冲程，飞轮转2圈，所以单个汽缸每秒完成120个冲程，故B错误； C．雾炮车在路面上一直保持速度大小不变喷洒水雾，在匀速水平行驶喷洒的过程中，速度不变，质量减小，所以车的动能变小，故C错误； D．完全燃烧0.3kg汽油放出的热量Q=qm=4.5×107J/kg×0.3kg=1.35×107J 故D正确。 故选D。 10．用图装置给水壶的水加热一段时间后，燃料燃烧放出的热量为8.4×105J，水吸收的热量为6.0×105J，炉具内的液体燃料减少了0.02kg，若这0.02kg的燃料完全燃烧，可以释放的热量为9×105J，则该液体燃料的热值是（　　） A．2.4×105J/kg B．2.4×107J/kg C．4.5×107J/kg D．3×107J/kg 【答案】C 【详解】由Q放=mq可知该液体燃料的热值 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 11．电火花发生器点燃塑料盒内的酒精，酒精燃烧产生的燃气能将盒盖喷出很远，实验时在盒内滴入0.2g的酒精（q酒精＝3×107J/kg）。对此实验过程，以下说法正确的是（　　） A．酒精燃烧将内能转化为化学能 B．燃气在喷出过程中内能增大 C．能量转化方式与汽油机的压缩冲程相同 D．酒精燃烧放出的热量可能小于6000J 【答案】D 【详解】A．酒精燃烧将酒精的化学能转化为内能，故A错误； B．燃气在喷出过程中，对外做功，燃气的内能减小,温度降低，故B错误； C．酒精燃烧产生的燃气膨胀做功，将盒盖喷出，燃气的内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程相同，故C错误； D．酒精完全燃烧放出的热量为，但在实际的燃烧过程中，酒精不能完全燃烧，所以酒精燃烧放出的热量可能小于6000J，故D正确。 故选D。 考点五：热机效率的计算 12．甲、乙两台汽油机使用相同的汽油，若在同一时间内，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%，则在同样的时间内，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 【答案】D 【详解】由热机效率公式可得 由于两台汽油机使用相同的汽油，且汽油的热值相同，设为q，由得甲、乙两台汽油机在t时间内消耗的汽油质量之比为 故选D。 13．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。 14．小悦用同一酒精灯分别加热质量为0.6kg的水和质量为1.2kg的液体A，得到的实验数据作出如图所示图象。若酒精灯单位时间内消耗的酒精质量相等，且加热效率为，，，下列说法中正确的是（    ） A．，水比液体A吸收的热量多 B．液体A的末温比水的高，液体A的吸热能力更强 C．液体A的比热容为 D．该酒精灯每分钟消耗酒精质量为6g 【答案】C 【详解】A．同一酒精灯相同时间燃烧释放的热量相同，因此相同时间内两种液体吸收的热量相同。0 ~6min，加热时间相同，水和液体A吸收的热量相等。故A错误； B．由图可知，液体A吸热升温快，水吸热升温慢，则水的吸热能力更强。故B错误； C．从图像中，水从2min加热到10min温度升高20°C，液体A从0min加热到8min温度升高40°C。加热时间均为8min，则吸收的热量相同。由Q吸=cmΔt可知，，则液体A的比热容 故C正确； D．水在8min吸收的热量 酒精燃烧放出的热量 酒精每分钟消耗的质量 故D错误。 故选C。 考点六：比较不同燃料的热值 15．如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的两种液体进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时液体升高的温度用表示（液体未沸腾）（　　） A．若甲乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，两个装置用来探究燃料的热值大小 B．若甲乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，的值越大，液体的吸热能力越强 C．若甲乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同，的值越大，燃料的热值越大 D．若甲乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同的值越大，燃料的热值越大 【答案】D 【详解】A．探究燃料的热值大小时，由控制变量法可知，应控制燃料的种类不同，两个烧杯中液体的种类相同，故A不符合题意； B．若甲乙燃料种类相同，燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时，两个烧杯中液体吸收热量相同，燃料放出热量 两个烧杯中液体的种类不相同，质量相同，燃料充分燃尽时液体升高的温度用表示，则液体的比热容 当的值越大，液体的吸热能力越弱，故B不符合题意； CD．若两个烧杯中液体种类相同，质量相同，燃料充分燃尽时液体升高的温度用表示，则液体吸收热量 若甲乙两种燃料种类不同，则燃料的热值 当的值越大，燃料的热值越小；的值越大，燃料的热值越大，故C不符合题意，D符合题意。 故选D。 16．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是，烧杯内的液体质量和初温也相同，烧杯内液体加热后均未沸腾，下列关于实验说法中正确的是（　　） A．比较不同燃料的热值应选择图甲和图乙进行实验，并控制燃料燃烧时间相同 B．比较不同物质吸热升温的特点应选图甲、丙进行实验，燃料燃烧完全后读出温度计示数 C．比较不同物质吸热升温的特点实验，吸热的多少通过加热时间反映 D．比较不同燃料热值和不同物质吸热的多少均可通过液体升高的温度反映 【答案】C 【详解】A．为了比较不同燃料的热值，要用相同质量的不同燃料，加热质量相同的同种液体，根据Q=cmΔt，液体升温越高，则燃料放出的热量越多，这种燃料热值越大，故应选择甲、乙两图进行实验，燃料燃烧放出热量的多少，是通过温度计示数的变化来反映的，故A错误； BC．比较不同物质吸热升温的特点时，需要用相同的加热器加热质量和初温相同的不同种类的物体，所以应对比甲、丙两图；我们使用相同的热源通过加热时间的长短来比较吸热多少，故B错误，C正确； D．“探究不同物质吸热升温的现象”，在燃烧皿中放入同种燃料，用秒表记录加热时间，用加热时间反映液体吸热的多少；“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”，在燃烧皿中放入不同燃料，燃料充分燃烧完后，用温度计记录烧杯中液体的温度，燃料燃烧放出热量的多少，是通过温度计示数的变化来反映的，故D错误。 故选C。 17．小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，自己设计一个实验，通过温度计的示数来反映煤油和菜籽油的热值的大小关系，他组装了如图所示的装置进行实验，为了保证实验结论的可靠，小明同学选择了两套相同装置，关于实验下列说法正确的是（　　） A．所选煤油、菜籽油的质量要相等，水的质量不相等 B．所选煤油、菜籽油的质量不相等，水的质量要相等 C．所选煤油、菜籽油的质量不相等，加热时间要相等 D．所选煤油、菜籽油的质量相等，加热时间不相等 【答案】D 【详解】A．实验中需要比较单位质量燃料完全燃烧放出的热量（即热值），若煤油和菜籽油质量相等，但水的质量不相等，则水吸收的热量差异可能来自燃料热值或水的质量差异，无法直接反映热值关系，故A错误； B．若煤油和菜籽油质量不相等，即使水的质量相等，燃烧放出的热量差异可能由燃料质量或热值不同导致，无法准确比较热值，故B错误； C．加热时间相等仅能说明燃烧时间相同，但燃料质量不等时，燃烧速度可能不同，放出的总热量仍无法直接反映热值，故C错误； D．选择煤油和菜籽油的质量相等，确保燃烧的燃料总量相同；加热时间不相等，说明燃料完全燃烧释放的热量不同，此时通过水温变化可比较相同质量燃料放出的热量差异，从而反映热值大小关系，故D正确。 故选D。 一、单选题 1．中国的货运飞船天舟一号是从海南文昌航天发射中心，由长征七号遥二运载火箭发射升空的，火箭燃料中有液态氢，液态氢常作为燃料，是因为液态氢有（    ） A．较多的热量 B．较大的密度 C．较大的比热容 D．较大的热值 【答案】D 【详解】运载火箭采用液态氢作为燃料，是因为液态氢不仅密度小，而且具有较大的热值，故D正确；ABC错误。 故选D。 2．用比值法定义物理量是物理学中常用的方法。以下物理量不是用这种方法定义的是（　　） A．密度 B．比热容 C．质量 D．热值 【答案】C 【详解】比值法定义法是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。 A．密度是某种物质组成的物体的质量与它的体积之比，采用了比值定义法，故A不符合题意； B．比热容是一定质量的某种物质，在温度升高（或降低）时吸收（或放出）的热量与它的质量和升高（或降低）的温度的乘积之比，采用了比值定义法，故B不符合题意； C．质量是指物体所含物质的多少，质量是一种基本物理量，没有采用比值定义法，故C符合题意； D．热值是某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，采用了比值定义法，故D不符合题意。 故选C。 3．一瓶酒精用去一半后，剩下的酒精（　　） A．热值不变，比热容减小一半 B．热值和比热容都减小一半 C．热值减小一半，比热容不变 D．热值不变，比热容不变 【答案】D 【详解】酒精的比热容、热值两个物理量，都是表示酒精的某种特性；是从不同的角度来描述酒精的特性，只与物质的种类和状态有关，是一般不发生变化的量；一瓶酒精用去一半，则剩下的酒精的比热容、热值不变，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选。 4．关于燃料的热值，以下说法正确的是（　　） A．燃料的热值与燃料的燃烧情况有关 B．1g汽油和2 kg汽油，它们的热值是一样的 C．煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比干木柴的多 D．容易燃烧的燃料，热值一定大 【答案】B 【详解】A．热值是燃料的一种属性，与质量和燃烧情况无关，故A错误； B．热值是燃料的一种属性，与质量无关，故B正确； C．燃料放出热量的多少与燃料的热值和质量有关，煤放出的热量不一定比干木柴多，故C错误； D．热值是燃料的一种属性，与是否容易燃烧无关，故D错误。 故选B。 5．热机的效率的高低（    ） A．功率越大，效率越高 B．取决于热机燃料的热值，燃料的热值高，效率就高 C．热量损失少，效率就高 D．热机的声音越大，效率越高 【答案】C 【分析】热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比；要提高效率，就要减少热的损失． 【详解】热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比；要提高效率，首先使燃料充分燃烧，然后减少燃烧产生能量的损失，提高其利用率；故C正确． 6．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% 【答案】D 【详解】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。 7．一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×107 J的热量，共计损失了4.8×107 J能量，下列说法错误的是 A．该柴油机的效率为40% B．用来做有用功的能量为3.2×107 J C．通过科技进步，在未来可以实现能量零损失 D．减少机械间的摩擦可以提高热机效率 【答案】C 【详解】一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×107 J的热量，共计损失了4.8×107 J能量，则用来做有用功的能量为 W有用=8×107 J -4.8×107 J =3.2×107 J 柴油机的效率等于有用功与总功的比值，故 柴油机在工作过程中不可避免的要有能量的损失，未来不可能实现能量零损失；减少机械间的摩擦可以减少能量的损失，故可以提高热机的效率；不正确的说法为C，C符合题意。 故选C。 8． 如图是国产新能源汽车中的一款插电式混合动力汽车，同时使用电动机和内燃机，其内燃机热效率最高可达43%；此外，其拥有快捷语音助手，可实现车外语音控制自动泊车和开关门等功能。分析该种新能源汽车，不是其提升热机效率的方法有（　　） A．尽量使用热值大的燃料 B．优化冲程控制，让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全 C．使用粘度低的机油进而减少热机内部各部件间的摩擦 D．车型设计中，采用高效传动和轻量化车身，进而减重 【答案】A 【详解】增大热机效率的方法：1.尽量减少各种热损失；2.使燃料完全燃烧，保持良好的润滑；3.减少摩擦损失的能量。 A．使用热值大的燃料，只是相同质量的燃料可以放出更多的能量，但是不能改变能量的转化率，不能提高热机的效率，故A符合题意； B．使燃料燃烧的更充分，可以提高能量的利用率，即提高热机效率，故B不符合题意； C．热机内部的摩擦是额外功产生的最主要的原因，减少摩擦可以提高热机效率，故C不符合题意； D．减少车本身的自重，可以减少轮胎与地面的摩擦，可以提高热机效率，故D不符合题意。 故选A。 9．科创社团的同学用实验来探究“煤油和菜籽油热值”的大小关系，装置如图所示。为保证结论的可靠性，实验中他们准备采取以下措施：①控制烧杯中的液体升高的温度相同；②控制燃料燃烧的时间相同；③两燃烧皿中应分别装入质量相同的煤油和菜籽油；④两烧杯中应分别装入质量相同的不同种液体，其中都不合理的是（　　） A．①③ B．②③④ C．①②④ D．①②③④ 【答案】C 【详解】比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类、质量相同而燃料的种类不同、质量相同的不同燃料完全燃烧释放的热量被相同质量的同种液体吸收，根据，可以通过液体温度计示数变化来反映放出热量多少，从而判断两种燃料热值的大小，所以实验中不控制烧杯中的液体升高的温度，应让燃料完全燃烧，故①②④不合理，③合理。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 10．如图所示，甲、乙、丙的三套装置完全相同，燃料质量、液体质量及液体初温均相同，不考虑热量损失，点燃后燃料稳定燃烧直至尽，同一套装置中液体单位时间内吸热相等，三套装置烧杯中液体升高的温度随时间变化的图像如图丁所示，下列判断正确的是（　　） A．两种液体的比热容之比 B．两种燃料的热值之比 C．时间段甲、乙液体吸收的热量之比 D．时间段乙中液体a与时间段丙中液体b吸收的热量之比 【答案】A 【详解】A．对比甲、丙两个实验可知，实验所用燃料相同，两种液体a、b加热相同的时间吸收的热量相同，由图丁可知，时间段内，液体b的温度变化为，液体a的温度变化为，两种液体的比热容之比 故A正确； B．对比甲、乙两个实验可知，实验所用液体种类、质量、初温都相同，燃料不相同，燃料完全燃烧提供的热量都被液体a吸收，燃料1时液体a升高的温度为，燃料2时液体a升高的温度为，两种燃料的热值之比 故B错误； C. 时间段，甲、乙装置中燃料的种类不同，加热液体的种类和质量相同，相同时间液体升高的温度不同，液体吸收的热量不同，，故C错误； D．时间段，乙中液体a吸收的热量 时间段，丙中液体b吸收的热量 时间段乙中液体a与时间段丙中液体b吸收的热量之比 故D错误。 故选A。 11．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。下列判断正确的是（　　） A．将煤磨成粉末，可以增大煤的热值 B．此次加热过程中水吸收的热量为2.52×105J C．此次加热过程中的效率为14% D．煤的热值表示煤完全燃烧可以释放3×107J的热量 【答案】C 【详解】A．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的形状、燃烧情况等均无关。将煤磨成粉末，煤的热值不变，故A错误； B．在6min内水升高的温度Δt=80℃-20℃=60℃ 水吸收的热量Q吸=cm水Δt=4.2×103J/（kg·℃）×10kg×60℃=2.52×106J，故B错误； C．煤完全燃烧产生的热量Q放=m煤q=0.6kg×3×107J/kg=1.8×107J 此次加热过程中的热效率，故C正确。 D．煤的热值是3×107J/kg，表示1kg煤完全燃烧放出的热量是3×107J，而不是说煤完全燃烧就一定释放3×107J热量，故D错误。 故选C。 12．小明利用图-1的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-2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。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-2中b线所示图像。水的比热容为，整个过程中忽略水的质量变化，下列说法中正确的是（   ） A．通过图线a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 C．这种方法计算出的热值比实际的热值偏大 D．b线代表的水的质量小于a线代表的水的质量 【答案】B 【详解】A．通过图线a可知，水在加热2min后沸腾，可知加热2min，水吸收到的热量是 则4min水吸收到的热量为 故A错误； B．消耗燃料4.2g放出的热量为 该燃料的热值为 故B正确； C．因为燃料燃烧时，有热损失，水吸收的热量小于燃料燃烧放出的热量，所以计算出的燃料的热值比实际的热值偏小，故C错误； D．由图可知，0-2min内，相同时间，两杯水吸收的热量相同，温度变化相同，根据可知，两杯水的质量相等，故D错误。 故选B。 二、填空题 13．当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率会 （选填“升高”、“降低”或“不变”）。某型号汽车发动机的能量流向图如图所示，该发动机完全燃烧0.2kg的汽油能够获得 J的能量，这些能量能产生 J的有用功。（汽油的热值为4.6×107J/kg）    【答案】 降低 9.2×106 2.76×106。 【详解】[1]汽车发动机工作时将内能转化为机械能，冒“黑烟“说明燃烧不充分，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出总能量的比值比较小，所以发动机的效率降低。 [2]完全燃烧0.2kg的汽油产生的热量 由图可知，汽车输出的有用功所占总能量的比例为 即汽车的效率为 则产生的有用功 14．艾灸是中华医学的瑰宝，利用艾条燃烧产生的热量刺激人体穴位，达到防病治病的目的。如图所示，艾灸时远远就能闻到艾烟的气味，这是 现象；若一根质量为0.08kg的艾条完全燃烧能放出J的热量，则艾条的热值为 J/kg。    【答案】 扩散 【详解】[1]艾灸时远远就能闻到艾烟的气味，这是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。 [2]艾条的热值为 15．我国是世界上第一个成功试采并利用深海绿色能源——“可燃冰”的国家。如图完全燃烧的“可燃冰”可以释放出的热量，则“可燃冰”的热值是 。 【答案】 【详解】已知2m3的可燃冰完全燃烧可以释放出2.1×109J的热量，根据热值的公式可知，可燃冰的热值为 16．图甲中气球在放气时，它喷气的嘴部温度和原来相比 （变高/变低/没有变化），此过程发生的能量转化与图乙中的内燃机在 （A/B）图所示过程的能量转化是一致的。某汽车四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中每次做功400J，则每秒钟对外做功 J。若汽油燃烧不充分，汽油的热值将 （变大/变小/不变）。若每辆汽车每年消耗汽油1.86t，汽车内燃机的效率平均取值30%。如果能把内燃机效率提高1%，一辆汽车每年可以节约 L汽油。（） 【答案】 降低 A 不变 75 【详解】[1]膨胀的气体对外做功，内能转化为机械能，内能减小，温度降低。 [2]此过程发生的能量转化是内能转化为机械能，图乙中的内燃机A是做功冲程，进气门、排气门关闭，高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，B图是进气门、排气门关闭，压缩气体，对气体做功，将机械能转化为内能。 [3]某汽车四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中每次做功400J，则每秒钟对外做功 每秒钟飞轮转了50r，一个工作循环，四个冲程，飞轮转两圈，对外做功一次，故每秒钟飞轮转了50r，一共25个工作循环，对外做功25次。若气缸在做功冲程中每次做功400J，则每秒钟对外做功 [4]热值是热量完全燃烧放出的热量与质量之比，热值与种类有关，与燃烧充分程度无关，若汽油燃烧不充分，汽油的热值将不变。 [5]若每辆汽车每年消耗汽油1.86t，汽车内燃机的效率平均取值30%，则获得的机械能为 如果能把内燃机效率提高1%，获得相同的机械能，所需汽油完全燃烧放出的热量为 一辆汽车所需的汽油质量为 一辆汽车每年节约的汽油质量为 一辆汽车每年节约的汽油体积为 17．汽油机工作时，汽油必须和吸进的空气成适当的比例，才能形成可以有效燃烧的混合气体，这就是空燃比（混合气体中空气质量与燃油质量之比），某厂家生产的四缸发动机总排量为2.0L，空燃比为14∶1，混合气体的密度为，则发动机做功一次，燃料完全燃烧放出的热量为 J（汽油的热值为），当发动机转速为时，此发动机的输出功率为90kW，该发动机每秒做功 次，发动机的效率为 （保留两位小数）。 【答案】 9.2×103 25 39.13% 【详解】[1]发动机总排量为2.0L，混合气体的密度为，则混合气体的质量 空燃比为14∶1，则燃料质量 则发动机做功一次，燃料完全燃烧放出的热量为 [2]汽油机的转速为3000r/min，则1s内汽油机曲轴的转动次数等于50次，则每秒钟发动机对外做功25次。 [3]则1s内汽油燃烧释放的热量 Q放总=25Q=25×9.2×103J=2.3×105J 发动机的输出功率为90kW，则1s内发动机做功 发动机的效率为 三、计算题 18．我国自主研制的新型战斗机，具备电磁隐身，超音速巡航、超机动性、超视距攻击等优异性能。近期飞机装备了最新的WS－15涡扇航空发动机，使得其机械性能“如虎添翼”大幅提升，最大飞行高度超20000m，最大航行速度高达2.2马赫（约2700km/h）。若在执行某次巡航任务中，该飞机以1800km/h的速度沿直线匀速飞行1h，消耗6t航空燃油，已知航空燃油的热值为，求： 速度v（m/s） 100 200 300 400 500 阻力f/N (1)6t航空燃油完全燃烧释放的热量。 (2)此次巡航时飞机的输出功率。 (3)WS－15涡扇发动机此次巡航的热机效率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）6t航空燃油完全燃烧释放的热量为 （2）此次巡航时，飞机的速度为v=1800km/h=500m/s 由表可知，此时阻力为，飞机做匀速直线运动，牵引力和阻力是一对平衡力，牵引力为 飞机的输出功率为 （3）飞机飞行的距离为 WS－15涡扇发动机此次巡航的热机效率为 19．全球汽车保有量在迅速增长，截至2011年，全球处于使用状态的汽车数量已突破10亿辆。每辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机平均效率为29%。 (1)汽油的热值为4.6×107J/kg，表示1kg汽油在 时放出的热量为4.6×107J。 (2)全球10亿辆汽车每年燃烧汽油完全放出的热量为 J。 (3)如果能把内燃机效率提高1%，全球每年可以节约 吨燃油。 【答案】(1)完全燃烧 (2)8.28×1019 (3)6×107 【详解】[1]热值也称为燃料发热量，指固体或液体单位质量或气体单位体积的燃料完全燃烧，燃烧产物冷却到燃烧前的温度（一般为环境温度）所释放出来的热量；因此汽油的热值是4.6×105J/kg，其物理意义是：质量为1kg的汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107J。 [2]10亿辆汽车每年燃烧燃油质量为 根据计算10亿辆汽车每年燃烧燃油完全放出的热量为 [3]汽车的有用功保持不变为 内燃机效率提高1%，燃油燃烧需要放出的热量为 需要燃烧燃油质量为 全球每年可以节约燃油质量为 20．小林同学想购买一款户外分体式燃气炉去户外野炊，图甲是某品牌的宣传图，其中“火力3000 W”的字样是指气体燃料完全燃烧时燃气炉每秒放出 3000 J的热量。通过商家了解，在标准大气压下，用该燃气炉将1.25kg水从40℃加热到沸腾用时250s。[水的比热容为4.2×103J（kg·℃）] 烹饪项目 每次耗时/ min 次数/次 炒菜 8 3 煮汤 10 2 烧水 8 2 (1)燃气炉烧水时的效率是多少? (2)查阅说明书得知“燃气炉火力[单位：瓦（W）]与耗气量[消耗燃气质量与时间的比，单位：千克/时（kg/h）]之比为10000 W·h/ kg，则该燃气炉所使用燃料的热值是多少? (3)上表是小林在这次户外野炊时的烹饪规划，按照规划他至少应携带几个如图乙所示的新储气罐？ 【答案】(1)42％ (2)3.6×107J/kg (3)3 【详解】（1）燃气炉烧水时的效率是 （2）该燃气炉所使用燃料的热值是 （3）由表格中数据得，小林在这次户外野炊需要的热量为 由得，需要的燃料的质量为 则按照规划他至少应携带的新储气罐个数为 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十四章 内能的利用 课题3 热机的效率 模块导引： 学习目标 思维导图 知识精讲 考点解析 课后作业 1. 从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的本领不同，建立热值的概念。 2. 能简单计算燃料燃烧放出的热量。 3. 能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率。 一、燃料的热值 1. 燃料 （1）燃料的种类 燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。 （2）燃料燃烧时能量转化 燃料在燃烧时将化学能转化为内能，也就是我们常说的释放能量。 2. 燃料的热值 （1）定义：把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量（或体积）之比，叫做这种燃料的热值。 （2）单位：焦耳每千克（或焦耳每立方米），符号：J/kg（或J/m3） （3）常用燃料的热值对应表 燃料 热值 燃料 热值 燃料 热值 干木柴 约1.2×10⁷J/kg 木炭 3.4×10Jkg 酒精 3.0×10⁷J/kg 烟煤 约2.9×107J/kg 柴油 4.3×10⁷Jkg 氢 1.4×10⁸Jkg 无烟煤 约3.4×10J/kg 煤油 4.6×10⁷Jkg 煤气 约3 .9×10⁷J/m³ 焦炭 3.0×10Jkg 汽油 4.6×10⁷Jkg 沼气 约1 .9×10⁷J/m³ （4）物理意义 热值在数值上等于1kg燃料完全燃烧时放出的热量。如汽油的热值为4.6×107J/kg，它表示1kg汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107J。 热值的理解 （1）热值反应了燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能的本领大小； （2）不是任何物质都有热值，如石块、铁块等非燃料物质没有热值； （3）热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。 3. 热量的计算： 1. 只有燃料燃烧放热时，才能用Q放＝mq或Q放＝Vq进行计算，不要将其与温度降低时的放热公式Q放=cm△t混淆； 2. 计算时，要明确燃料的种类、是否完全燃烧后有关； 二、热机的效率 1. 燃料的有效利用 （1）燃料的利用率 有效利用的热量与燃料完全燃烧放出总能量的比值，叫做燃料的利用率； 计算公式： （2）影响燃料利用率的因素 ①燃料未完全燃烧；②高温烟气带走的热量；③被容器、炉具、周围的空气等吸收的热量。 （3）提高燃料利用率的途径： ①让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等； ②减少热量损失，如加大有效受热面积等。 2. 内燃机中热量燃烧的能量流向图 3. 热机效率 （1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。 （2）计算公式： 对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。 （3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。 （4）常见热机效率：蒸汽机6%—15%，汽油机20%—30%，柴油机30%—45%。 4. 提高热机效率的主要途径 （1）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）； （2）减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）； （3）在热机设计和制造上，采用先进的技术； （4）保障良好的润滑，减少机械摩擦。 热机效率的理解 （1）热机的效率是指有用功在燃料完全燃烧释放的能量中所占的百分比，而功率是指做功的快慢。这是两个不同的物理量，两者之间不存在必然的联系。 （2）热机的效率与燃料的种类（热值大小）、燃料的质量、热机的工作时间、做功的多少均无关。因此采用热值大的燃料并不能提高热机的效率。 考点一：热值的理解 1．关于热值和热机效率，下列说法正确的是（   ） A．使燃料燃烧更充分，可提高热机效率 B．热机使用的燃料的热值越大，热机效率就越高 C．1kg煤油燃烧放出的热量，就是汽油的热值 D．把煤磨成煤粉或煤粒，加氧气使其燃烧更充分，可以提高煤的热值 2．某新型环保发电站采用秸秆作为燃料进行发电。已知完全燃烧2kg秸秆，若不考虑热损失，环保发电站将获得的能量，则秸秆的热值为 J/kg。若将燃烧秸秆的质量减半，剩余秸秆的热值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 3．长征八号是新一代中型低温液体运载火箭，二级动力采用液氢液氧发动机。主要原因是液氢燃料具有较大的（　　） A．热值 B．内能 C．比热容 D．密度 考点二：热机效率的理解 4．如图所示，这是一款斯特林发动机模型，点燃酒精灯后就会发现发动机的连杆带动飞轮转动起来。下列关于该发动机的说法正确的是（  ） A．该发动机工作时将内能转化为机械能 B．酒精灯中的酒精燃烧不充分时，其热值减小 C．该发动机的效率可以达到100％ D．整个过程中能量的总量在不断减小 5．2022年11月30日7时33分，神舟十五号3名航天员顺利进驻中国空间站，两个航天员乘组首次实现“太空会师”。下列说法正确的是（　　） A．火箭发射升空的发动机不属于热机 B．火箭燃料燃烧越充分，其热值越大 C．燃料用了一部分后，质量变小，热值不变 D．燃料燃烧释放的热量越多，热机效率越高 考点三：热机燃料能量损耗途径 6．某汽油机的能量流向如图。在未来的汽车市场，零碳内燃机采用绿氢等零碳燃料，在全生命周期可实现零碳排放，前景可观。下列有关说法正确的是（　　） A．零碳内燃机比普通内燃机更环保 B．由图可知该汽油机的效率是6% C．冬天汽车利用尾气中的余热给车内供暖，降低了燃料的利用率 D．汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧得越充分，燃料的热值会降低 7．如图为某汽油机工作时的能量流向图，汽油的热值q取。以下说法正确的是（　　） A．汽油未完全燃烧时的热值比完全燃烧时的小 B．完全燃烧10kg汽油可放出的热量 C．在做功冲程，该汽油机气缸中的气体内能增大 D．该汽油机工作效率可达65% 8．如图所示表示的是汽油机的能量流向，对照此图，下列说法不正确的是（   ） A．废气的排放所占比例最大，减少该部分能量损失可有效提高热机效率 B．冷却水能量的二次利用可以提高能量利用率 C．该汽油机的效率为73% D．该汽油机的能量利用率为27% 考点四：热值的公式及相关计算 9．我们经常会看到一边行驶一边向空中喷雾的汽车，人们形象地将它称为雾炮车，如图所示，喷向空中的水雾能使尘埃粒子快速沉降到地面，起到净化空气的作用。下列关于雾炮车的说法中正确的是（　　） A．该雾炮车在工作时具有的惯性保持不变 B．如果雾炮车汽油机里的单个汽缸转速，则单个汽缸每秒完成60个冲程 C．若雾炮车一直保持速度大小不变在工作，则行驶过程中车的动能不变 D．若汽油的热值为，则完全燃烧汽油放出的热量是 10．用图装置给水壶的水加热一段时间后，燃料燃烧放出的热量为8.4×105J，水吸收的热量为6.0×105J，炉具内的液体燃料减少了0.02kg，若这0.02kg的燃料完全燃烧，可以释放的热量为9×105J，则该液体燃料的热值是（　　） A．2.4×105J/kg B．2.4×107J/kg C．4.5×107J/kg D．3×107J/kg 11．电火花发生器点燃塑料盒内的酒精，酒精燃烧产生的燃气能将盒盖喷出很远，实验时在盒内滴入0.2g的酒精（q酒精＝3×107J/kg）。对此实验过程，以下说法正确的是（　　） A．酒精燃烧将内能转化为化学能 B．燃气在喷出过程中内能增大 C．能量转化方式与汽油机的压缩冲程相同 D．酒精燃烧放出的热量可能小于6000J 考点五：热机效率的计算 12．甲、乙两台汽油机使用相同的汽油，若在同一时间内，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%，则在同样的时间内，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 13．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 14．小悦用同一酒精灯分别加热质量为0.6kg的水和质量为1.2kg的液体A，得到的实验数据作出如图所示图象。若酒精灯单位时间内消耗的酒精质量相等，且加热效率为，，，下列说法中正确的是（    ） A．，水比液体A吸收的热量多 B．液体A的末温比水的高，液体A的吸热能力更强 C．液体A的比热容为 D．该酒精灯每分钟消耗酒精质量为6g 考点六：比较不同燃料的热值 15．如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的两种液体进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时液体升高的温度用表示（液体未沸腾）（　　） A．若甲乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，两个装置用来探究燃料的热值大小 B．若甲乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，的值越大，液体的吸热能力越强 C．若甲乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同，的值越大，燃料的热值越大 D．若甲乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同的值越大，燃料的热值越大 16．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是，烧杯内的液体质量和初温也相同，烧杯内液体加热后均未沸腾，下列关于实验说法中正确的是（　　） A．比较不同燃料的热值应选择图甲和图乙进行实验，并控制燃料燃烧时间相同 B．比较不同物质吸热升温的特点应选图甲、丙进行实验，燃料燃烧完全后读出温度计示数 C．比较不同物质吸热升温的特点实验，吸热的多少通过加热时间反映 D．比较不同燃料热值和不同物质吸热的多少均可通过液体升高的温度反映 17．小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，自己设计一个实验，通过温度计的示数来反映煤油和菜籽油的热值的大小关系，他组装了如图所示的装置进行实验，为了保证实验结论的可靠，小明同学选择了两套相同装置，关于实验下列说法正确的是（　　） A．所选煤油、菜籽油的质量要相等，水的质量不相等 B．所选煤油、菜籽油的质量不相等，水的质量要相等 C．所选煤油、菜籽油的质量不相等，加热时间要相等 D．所选煤油、菜籽油的质量相等，加热时间不相等 一、单选题 1．中国的货运飞船天舟一号是从海南文昌航天发射中心，由长征七号遥二运载火箭发射升空的，火箭燃料中有液态氢，液态氢常作为燃料，是因为液态氢有（    ） A．较多的热量 B．较大的密度 C．较大的比热容 D．较大的热值 2．用比值法定义物理量是物理学中常用的方法。以下物理量不是用这种方法定义的是（　　） A．密度 B．比热容 C．质量 D．热值 3．一瓶酒精用去一半后，剩下的酒精（　　） A．热值不变，比热容减小一半 B．热值和比热容都减小一半 C．热值减小一半，比热容不变 D．热值不变，比热容不变 4．关于燃料的热值，以下说法正确的是（　　） A．燃料的热值与燃料的燃烧情况有关 B．1g汽油和2 kg汽油，它们的热值是一样的 C．煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比干木柴的多 D．容易燃烧的燃料，热值一定大 5．热机的效率的高低（    ） A．功率越大，效率越高 B．取决于热机燃料的热值，燃料的热值高，效率就高 C．热量损失少，效率就高 D．热机的声音越大，效率越高 6．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% 7．一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×107 J的热量，共计损失了4.8×107 J能量，下列说法错误的是 A．该柴油机的效率为40% B．用来做有用功的能量为3.2×107 J C．通过科技进步，在未来可以实现能量零损失 D．减少机械间的摩擦可以提高热机效率 8． 如图是国产新能源汽车中的一款插电式混合动力汽车，同时使用电动机和内燃机，其内燃机热效率最高可达43%；此外，其拥有快捷语音助手，可实现车外语音控制自动泊车和开关门等功能。分析该种新能源汽车，不是其提升热机效率的方法有（　　） A．尽量使用热值大的燃料 B．优化冲程控制，让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全 C．使用粘度低的机油进而减少热机内部各部件间的摩擦 D．车型设计中，采用高效传动和轻量化车身，进而减重 9．科创社团的同学用实验来探究“煤油和菜籽油热值”的大小关系，装置如图所示。为保证结论的可靠性，实验中他们准备采取以下措施：①控制烧杯中的液体升高的温度相同；②控制燃料燃烧的时间相同；③两燃烧皿中应分别装入质量相同的煤油和菜籽油；④两烧杯中应分别装入质量相同的不同种液体，其中都不合理的是（　　） A．①③ B．②③④ C．①②④ D．①②③④ 10．如图所示，甲、乙、丙的三套装置完全相同，燃料质量、液体质量及液体初温均相同，不考虑热量损失，点燃后燃料稳定燃烧直至尽，同一套装置中液体单位时间内吸热相等，三套装置烧杯中液体升高的温度随时间变化的图像如图丁所示，下列判断正确的是（　　） A．两种液体的比热容之比 B．两种燃料的热值之比 C．时间段甲、乙液体吸收的热量之比 D．时间段乙中液体a与时间段丙中液体b吸收的热量之比 11．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。下列判断正确的是（　　） A．将煤磨成粉末，可以增大煤的热值 B．此次加热过程中水吸收的热量为2.52×105J C．此次加热过程中的效率为14% D．煤的热值表示煤完全燃烧可以释放3×107J的热量 12．小明利用图-1的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-2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。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-2中b线所示图像。水的比热容为，整个过程中忽略水的质量变化，下列说法中正确的是（   ） A．通过图线a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 C．这种方法计算出的热值比实际的热值偏大 D．b线代表的水的质量小于a线代表的水的质量 二、填空题 13．当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率会 （选填“升高”、“降低”或“不变”）。某型号汽车发动机的能量流向图如图所示，该发动机完全燃烧0.2kg的汽油能够获得 J的能量，这些能量能产生 J的有用功。（汽油的热值为4.6×107J/kg）    14．艾灸是中华医学的瑰宝，利用艾条燃烧产生的热量刺激人体穴位，达到防病治病的目的。如图所示，艾灸时远远就能闻到艾烟的气味，这是 现象；若一根质量为0.08kg的艾条完全燃烧能放出J的热量，则艾条的热值为 J/kg。    15．我国是世界上第一个成功试采并利用深海绿色能源——“可燃冰”的国家。如图完全燃烧的“可燃冰”可以释放出的热量，则“可燃冰”的热值是 。 16．图甲中气球在放气时，它喷气的嘴部温度和原来相比 （变高/变低/没有变化），此过程发生的能量转化与图乙中的内燃机在 （A/B）图所示过程的能量转化是一致的。某汽车四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中每次做功400J，则每秒钟对外做功 J。若汽油燃烧不充分，汽油的热值将 （变大/变小/不变）。若每辆汽车每年消耗汽油1.86t，汽车内燃机的效率平均取值30%。如果能把内燃机效率提高1%，一辆汽车每年可以节约 L汽油。（） 17．汽油机工作时，汽油必须和吸进的空气成适当的比例，才能形成可以有效燃烧的混合气体，这就是空燃比（混合气体中空气质量与燃油质量之比），某厂家生产的四缸发动机总排量为2.0L，空燃比为14∶1，混合气体的密度为，则发动机做功一次，燃料完全燃烧放出的热量为 J（汽油的热值为），当发动机转速为时，此发动机的输出功率为90kW，该发动机每秒做功 次，发动机的效率为 （保留两位小数）。 三、计算题 18．我国自主研制的新型战斗机，具备电磁隐身，超音速巡航、超机动性、超视距攻击等优异性能。近期飞机装备了最新的WS－15涡扇航空发动机，使得其机械性能“如虎添翼”大幅提升，最大飞行高度超20000m，最大航行速度高达2.2马赫（约2700km/h）。若在执行某次巡航任务中，该飞机以1800km/h的速度沿直线匀速飞行1h，消耗6t航空燃油，已知航空燃油的热值为，求： 速度v（m/s） 100 200 300 400 500 阻力f/N (1)6t航空燃油完全燃烧释放的热量。 (2)此次巡航时飞机的输出功率。 (3)WS－15涡扇发动机此次巡航的热机效率。 19．全球汽车保有量在迅速增长，截至2011年，全球处于使用状态的汽车数量已突破10亿辆。每辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机平均效率为29%。 (1)汽油的热值为4.6×107J/kg，表示1kg汽油在 时放出的热量为4.6×107J。 (2)全球10亿辆汽车每年燃烧汽油完全放出的热量为 J。 (3)如果能把内燃机效率提高1%，全球每年可以节约 吨燃油。 20．小林同学想购买一款户外分体式燃气炉去户外野炊，图甲是某品牌的宣传图，其中“火力3000 W”的字样是指气体燃料完全燃烧时燃气炉每秒放出 3000 J的热量。通过商家了解，在标准大气压下，用该燃气炉将1.25kg水从40℃加热到沸腾用时250s。[水的比热容为4.2×103J（kg·℃）] 烹饪项目 每次耗时/ min 次数/次 炒菜 8 3 煮汤 10 2 烧水 8 2 (1)燃气炉烧水时的效率是多少? (2)查阅说明书得知“燃气炉火力[单位：瓦（W）]与耗气量[消耗燃气质量与时间的比，单位：千克/时（kg/h）]之比为10000 W·h/ kg，则该燃气炉所使用燃料的热值是多少? (3)上表是小林在这次户外野炊时的烹饪规划，按照规划他至少应携带几个如图乙所示的新储气罐？ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$