（九上预习篇）第14章 第4节 跨学科：热机效率和环境保护-【假期好时光】2025年新教材物理八升九暑假作业（沪科版2024）

假期好时光 HK·物理·九年级·上 增大，说明活塞压缩筒内气体做功，使气体内能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)松开手，发现活塞向右运动，温度传感器示数 (选填“变大”“变小”或“不变”)， 此过程与四冲程汽油机的 冲程的能量转化相同。 四、计算题 13.某台单缸四冲程内燃机的活塞面积是120cm2,一个冲程活塞移动的距离是0.3m,做功冲 程中燃气对活塞的平均压强是5×103Pa,曲轴的转速是300r/min。 (1)内燃机每分钟做的功是多少？ (2)内燃机做功的的功率是多少？ 第四节 跨学科：热机效率和环境保护 一学习目标门 1.从生活中体会不同燃料燃烧释放内能的本领不同，建立燃料热值的概念。 2.会查热值表，能根据燃料的热值计算燃料完全燃烧放出的热量。 3.能说出燃料燃烧释放的能量的主要流向，会计算热机效率，能大致说出提高效率的途径。 4.举例说明燃料燃烧对环境的影响，培养自觉地环保意识。 厂知识点讲解☐ 知识点一燃料的热值 1.常见的燃料有 等，部分地区还用木材等作为燃料。 2.某种燃料 释放的热量与 之比，叫做这种燃料的 ,用字 母 表示，在国际单位制中，热值的单位是 3.热值的公式：以质量计量的固体或者液体燃料的热值 ,以体积计量的气体燃料的热 值 【典型例题1】人类需要的能量很大一部分来自于燃料。热值是一个很重要的衡量燃料好坏的 指标，下列关于热值的说法，正确的是 () A.燃料燃烧越充分，热值就越大 B.燃料的热值越大，放出的热量越多 C.燃料不同，热值一定不同 D.燃料的热值，和其放出的热量无关 解析：热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与质量和燃烧情况等无关，故D正确， ABC错误。 答案：D 【跟踪训练1】新素材〔传统文化〕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，能够达到防病治病的目的。若一根质量为0.05kg的艾条，完全燃烧能放出1.4×10J 的热量，则该艾条的热值为 J/kgo 知识点二热机的效率 1.热机运转中，做有用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为 2.提高热机效率的主要途径是 。首先要减少燃烧过程中的 66 第十四章内能与热机 预习篇 ,内燃机要掌握火花塞点火或喷油嘴喷油的最佳时间：蒸汽机类热机，常将煤研磨 成粉状，用吹风机吹入锅炉内燃烧。这些措施可使得燃料燃烧的更充分。其次要 并选用优良的润滑材料减小摩擦，以减少能量损失。 【典型例题2】汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，图甲、乙分别是汽油机的某冲程及能 量流向图。下列有关说法正确的是 克服摩擦机械散热废气带走 耗能6%耗能30%热量36% 燃料完全燃烧释放的 有用 能量100% 机械能 能流图 甲 乙 A.甲图是做功冲程，气缸内的气体对活塞做功，将内能转化为机械能 B.由乙图可知，该汽油机的效率是28% C.机械散热耗能最多 D.随着技术的不断进步，未来汽油机的效率可能达到100% 解析：两个气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，将机械能转化为内能，故A错误；热机 效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由图可知，输出有用机械能 所占比例为100%-36%-30%-6%=28%，即该汽油机的效率为28%，故B正确；汽车排 放废气带走的热量是最多的，故C错误；废气会带走一部分热量、燃料不可能完全燃烧等， 所以热机的效率不能达100%，故D错误。 答案：B 【跟踪训练2】小智一家驾车旅行，若车的总质量为1.5t,在一段平直的道路上匀速直线行驶 6km,所受阻力为车重的0.1倍，完全燃烧汽油1L,则1L汽油完全燃烧放出的热量是 J,该车的工作效率是 （计算结果精确到1%)。（9汽湖=4.6×10J/kg, P%游=0.71×103kg/m3,g取10N/kg) 知识点三环境保护 1.现代工业大量燃烧煤炭、石油和天然气排放的烟尘使大气十分浑浊，排放的 和 会形成酸雨，危害植物，污染环境等。 2.在保持工业发展、交通发达的同时，要设法减少废气与粉尘的污染，提高空气质量，保护我们 生存的家园。 3.我国坚持走 道路，在应对全球气候变化上做出了积极的贡献。 【典型例题3】为减少能源消耗，保护环境，须合理利用能源，下列方法中对提升热机效率有用 的是 ) A.尽量增加废气带走的热量 B.增加燃料的质量 C.尽量使燃料充分燃烧 D.气缸选用导热性更好的材料 解析：尽量增加废气带走的热量，会增大能量的损失，降低热机效率，故A不符合题意；增加 燃料的质量，燃料燃烧放出的热量和对外做的有用功合成比例增大，但是不能提升热机效 率，故B不符合题意：尽量使燃料充分燃烧可以增大利用的能量，可以提升热机效率，故C 符合题意：用导热性更好的材料做内燃机气缸，会增大散热带走的热量，会增大能量的损 失，降低热机效率，故D不符合题意。 答案：C 67 假期好时光 HK·物理·九年级·上 【跟踪训练3】火力发电厂通过燃烧煤而获得能量发电。若使用劣质煤，会因燃烧不充分而严重 污染环境。质检部门检测煤的品质时主要是依据煤的 () A.弹性 B.热值 C.质量 D.导热性 学法指导☐ 1.酒精的热值为3.0×10'J/kg,它的含义：1kg酒精完全燃烧放出的热量为3.0×10J;煤气的 热值是3.9×10J/m,它表示1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×10J。 2.热效率： Q吸=cm(t-to） (1)吸热效率（烧水为例）：7 壁×100% 燃料：Qa=qm Q总 Q总 太阳能 7 Q有里×100% Q总 电加热：Qa=W=P时 W有题×100% (2)热机效率（汽油机为例）：m=Q 有用功：W有用=PL时 总功（燃料）：Q总=gm 自主检测 一、选择题 1.能源的利用需要考虑可持续发展，新能源已逐步替代常规能源，用更清洁、更有效的技术实现 “零排放”，以减少能源使用对环境的破坏。以下各种形式的能源中可作为理想能源的是 ( A.太阳能 B.天然气 C.石油 D.煤炭 2.现代的火箭使用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢具有 A.较小的密度 B.较大的比热容 C.较大的热值 D.较高的凝固点 3.汽油的热值是4.6×10'J/kg,其物理意义是 A.完全燃烧1kg汽油放出的热量为1J B.完全燃烧1kg汽油放出的热量为4.6×10'J C.完全燃烧4.6×10kg汽油放出的热量为1J D.完全燃烧4.6×10？kg汽油放出的热量为4.6×10？J 4.一袋饼干的营养成分表上标有2361kJ/100g,该标识含义与以下物理量的含义类似的是 A.热量 B.热值 C.比热容 D.内能 5.关于燃料的热值，以下说法正确的是 A.煤的热值比干木柴大，因此1kg煤完全燃烧放出的热量一定比1kg干木柴多 B.越容易燃烧，放热越多的燃料，其热值越大 C.火箭所用燃料是液态氢，因为液态氢燃烧放出热量一定比汽油和柴油高 D.燃料的热值与燃料的质量成反比 6.质量为1kg的甲、乙、丙三种燃料，温度都升高1℃时，吸收热量如图1所示，完全燃烧放出 的热量如图2所示。下列说法正确的是 Q吸/(×103J) *Q做/(×10JD 2.5 A.甲的热值小于乙 2.4 B.乙的比热容大于丙 2.2 C.1kg的乙温度降低2℃放出的热量是6.0×10？J 2.0 D.完全燃烧2kg的甲燃料放出的热量是4.2×103J 04 甲乙丙 甲乙丙 图1 图2 68 第十四章内能与热机 预习篇 二、填空题 7.为减少环境污染，我市部分地区家庭改用天然气作为能源。小明家3月使用10m3的天然 气，完全燃烧这些天然气放出的热量是 J。(天然气的热值为4×10'J/m3) 8.在汽油机的工作过程中，燃料在气缸内燃烧，产生的高温高压气体推动活塞运动，使汽车获得动 力的是 冲程。一台汽油机，燃料完全燃烧可以放出的能量为E,由于汽油不完全燃 烧、克服机器摩擦、热量散失等原因共损失的能量为E2,则这台汽油机的工作效率刀= 9.如图所示，小雨起床给家人煮汤圆，为将锅中初温为20℃、质量为2kg的水烧 开，至少需要提供 J的热量，若燃气灶的加热效率为50%，则需要消耗 m3的天然气。[c本=4.2×103J/(kg·℃)，9天格气=4×10'J/m3,水面 上方的气压为一个标准大气压] 10.有一种“涡轮增压”(T型)轿车，通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧，比普通 轿车(L型)更节能，排气更清洁。同样的汽油加在T型轿车内与加在L型轿车内相比，热值 (选填“更大”“一样大”或“更小”)。 11.新素材（科技创新）在2024年世界内燃机大会上，我国自主研制的全球首款本体热效率为 53.09%的柴油机正式亮相。若该柴油机完全燃烧1kg的柴油，则可以输出 J的机 械能。（柴油的热值g=4.3×10J/kg,结果保留两位有效数字） 12.用图示装置测量亚运会主火炬液态燃料的热值。①在空酒精灯内加人适量该液态 燃料：②在空烧杯内加入1kg水，测得水的初温为31℃，点燃酒精灯开始加热； ③当水恰好沸腾时，立即熄灭酒精灯，测得消耗燃料30g。已知实验室气压为1标 准大气压，c本=4.2×10J/(kg·℃)，用该装置加热水的效率为42%。该液态燃料 的热值为 J/kgo 三、实验探究题 13.利用如图所示的甲、乙两装置（燃烧皿内燃料和烧杯内液体未画出），既可以比较不同液体 的比热容，又可以比较不同燃料的热值。 温度计 烧杯 烧杯 燃烧皿 吗燃烧皿 (1)两实验除了图中的测量工具外，均需要的测量工具是 A.天平 B.秒表 C.天平和秒表 (2)在比较不同液体的比热容实验中，有下列条件：①燃料的种类；②被加热的液体的种类； ③燃料的质量：④被加热的液体的质量。需要控制 (填数字序号)相同。 (3)在比较不同燃料的热值实验中，通过 来反映燃料燃烧放出的热量。 实践 调研我国新能源汽车的发展 一、选择题 1.下列设备在工作过程中没有使用热机的是 ( A.拖拉机 B.电动新能源汽车C.火箭 D.战斗机 2.我国是世界第一制氢大国，采用太阳能、风能等能源制氢，实现碳零排放。氢能是新能源汽车 的能源之一。氢内燃机汽车工作时，氢在内燃机中燃烧，在如图所示的四个冲程中，产生动力 69第四节跨学科：热机效率和环境保护 知识点讲解 知识点一燃料的热值 1.煤石油天然气 2.完全燃烧所用燃料的质量热值qJ/kg 39=2 0 【跟踪训练1】 2.8×10 知识点二热机的效率 1.热机效率 2.减少热机工作中的各种能量损失热量损失尽 量简化机械传动部分 【跟踪训练2】 3.266×1028%【解析】汽油的体积：V=1L= 1dm=1×103m3,汽油的质量：m汽油=p油V=0.71× 103kgm×1×103m3=0.71kg,汽油完全燃烧放出 的热量：Qt=m汽9海=0.71kg×4,6×10J/kg= 3.266×10J:车的总重力：G=mg=1.5×1000kg× 10/kg=1.5×10N,汽车受到的阻力：f=0.1G=0.1× L.5×10N=1.5×103N,汽车在一段平直的道路匀 速直线行驶时，汽车的牵引力与汽车受到的阻力是一 对平衡力，根据二力平衡条件可知，汽车的牵引力： F=f=1.5×103N,汽车所做的有用功：W=Fs= L.5×103N×6×1000m=9×10J,汽车的工作效 率：0二Q W 9×106J ×100%= ×100%=28%。 3.266×107J 知识点三环境保护 1.二氧化硫氨氧化合物 2.绿色低碳可持续发展 【跟踪训练3】 B 自主检测 1.A2.C3.B4.B5.A6.B 7.4×108.做功 E -E2 E 9.6.72×1030.0336【解析】1个标准大气压下， 水的沸点是100℃，至少需要提供的热量：Q= c*m(t-a）=4.2×10J/(kg·℃)×2kg×(100℃- 20℃)=6.72×10J,根据刀=)=得，需 要消耗天然气的体积：V:Q: 9天然气刀 6.72×10J 4×10'J/m3×50% =0.0336m3。 10.一样大11.2.3×10 12.23×10【解析】水吸收的热量：Q厦=c*m*△= 4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-31℃)= 2.398×10°1，由刀=号×10%可知，孩浅态提 料完全燃烧放出的热量：Qt=: 7 2.898×10」=6.9×10J,该液态燃料的热值： 42% --020-230ne 13.(1)A(2)①④(3)温度计升高的示数 实践调研我国新能源汽车的发展 1.B2.A3.A4.D 5.C【解析】根据Q=cm△1可得，水吸收的热量 Qa=c张m米△1=4.2×103J/(kg·℃)×50kg× 23℃=4.83×10°」，故AB错误；由题意知，甲醇 所释放热量的50%被水吸收，则甲醇释放的热量 Qu=9=4.83x10」=9.66×10°1，由0=m 50% 可得，甲醇的热值q=0=966x10」。 ”m甲醉 0.42kg 2.3×10J/kg,故C正确，D错误。故选C。 6.A 7.热值排气温室 8.解：(1)7.5kg氢燃料完全燃烧放出的热量：Q粒= m9=7.5kg×1.4×10J/kg=1.05×10°J。 (2)新能源汽车在平直公路匀速行驶，牵引力与 阻力是一对平衡力，即F=f=1400N,牵引力做 的功：W=Fs=1400N×6×10m=8.4×10J, 该型号新能源汽车的热机效率： x10%=84×10×10%=80%。 W Γ1.05×10°J 答：(1)7.5kg氢燃料完全燃烧放出的热量为 1.05×10°J: (2)该型号新能源汽车的热机效率为80%。 9.解：(1)由图可知，当速度为50km/h时，汽车受 到的阻力f为4000N,由于汽车做匀速直线运 动，汽车受到的牵引力F大小与汽车受到的阻力 ∫大小相等，即F=∫=4000N,汽车牵引力做的 功：Wi=Fs=4000N×1×103m=4×10'J. (2)完全燃烧2.5kg燃料放出的热量：Q做=mg= 2.5kg×4.5×10J/kg=1.125×10J。 (3)有效利用的能量等于汽车牵引力做的功与转 化成电能的能量之和，即W有=W+W电=4× 11