14.3 热机的效率-【学海风暴】2025-2026学年新教材九年级上册物理同步备课（人教版2024）

第3节 已课前预习导航 一、燃料的热值 1.燃料的热值：某种燃料宠全燃烧放山的热 量与其质量之比，叫作这种燃料的热值。它在数 值上等丁1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 (1)定义式：g=0 m (2)热值的单位：J/kg。 (3)氢的热值为1,4×108J/kg,它表示 1g氢完全燃烧时放出的热量是L.4×10J。 易错警园 燃料的热值是燃料的一种特性，不同的燃 料，热值一般不同。燃料的热值只与燃料的种 类有关，与燃朴的质量、是否完全燃烧均无关。 2.燃料完全燃烧时放出热量的计算 (1)固体和液体燃料：如果用表示完全 燃烧的燃料质量，用9表示该种燃料的热值， 用Q微表示燃料完全燃烧时所放出的热量，则 Q:=mq。其中m的单位是kg,g的单位是 J/kg,Q益的单位是J。 (2)气体燃料：如果用V表示完全燃烧的 气体燃料体积，用q表示该种燃料的热值，用 Q做表示燃料完全燃烧时所放出的热量，则Q =Vg。其中V的单位是m3,q的单位是J/m, Q牧的单位是J。 二、热机的效率 1.热机的效率：用米做有用功的那部分能 量与燃料宠全燃烧放出的热量之比叫热机的效 率。用W表示有用功，用Q表示燃料完全燃烧 放出的热放，则热机的效率？y总是中于1 2.热机效率小丁1的原因：(1)燃料未能 完全燃烧：(2)废气带走很大一部分能量： (3)一部分能量消耗在散热上：(4)克服摩擦做 功消耗一部分能量等。 熟机的效率 3.提高热机效率的途径：(1)使燃料允分 燃烧：(2)尽量减少各种热损失：(3)在热机的 设计和制造上，采用先进的技术：(4)使用后， 注意保养，保证良好的润滑等。 名厢点睛 热机效率表示了使用热机时对燃料的 利用率的高低，因此热机效率是描述热机性 能的一个重要指标。例如：两辆相同型号的 汽车，以相网的速度行驶相同的路程，耗油 少的那辆，效率就比较高。 经典例题剖析 【例1】(2024广元)随着科技发展，人们已 经开始将氢能作为·种新能源加以利用，已 知氢燃料的热值为1.4×10J/kg,水的比热容 为4.2×10J/(kg·℃)。如果·辆汽车平均 每月消耗氢燃料30k:,这些氢燃料完全燃烧 放出的热量为 J。若这些热啦完全被 水吸收，可使 kg水的温度从20℃升 高到100℃。 【解题点拨】已知燃料的质登和熱值，可根 据公式Q数=g计算出氢燃料完全燃烧放出 的蒸贯；根据氢燃料完全燃烧放出的热是完全 被初温为20℃的水吸收，可知水没收的热壁， 再根据公式Q=cm△t可计算出水的质量。 【例2】如右图所示的是新 农村建设中广泛使州的一种 小型农用柴油机，其铭牌上的 部分信息如下表所示，其巾活塞行程是指·个 冲程中活塞移动的距离。该柴油机为单缸四 冲程内燃机，压缩冲程巾气缸内气体内能的增 加是通过 的方式实现的：正常工作 1min,柴汕机输出的有州功为 J,消耗 柴油 kg,做功冲程中燃气对活塞的平 均压力为 N。(q#=1.0×107J/kg) 25 上册第十四商 型号 ×X× 活塞行程 100mm 转速 2 400 r/min 输出功率 8kw 效率 40% 【解题点拨】在柴油机的压缩冲程中，活塞 压缩气体微功，使气体的内能增大，机成能转 化为内能：已知输出功率P和工作时间1，根福 W一P:可计缤出柴油机输出的有用功，根摇效 争公式)Q计算出燃料亮全滥浇放出的热 黄，再利用公式Q:一9计算出消耗柴油的质 登；由于飞轮每转两周对外做功一次，可计算 出飞轮转2100周对外做功的次数，根据有用 功和微功的次数可计算出一个数功泸程中燃 气对活塞做的功，再由公式W一Fs综出做功 冲程中燃气对活塞的平均压力。 参考答案0【例1】4.2×10°1.25人10 【例2】做功4.8×10 0.034000 @课内基础闯关 考点①燃料的热值 1.中医药是中华文明瑰宝，中医的理疗方式中 蕴含了许多物理知识。艾灸是利州艾条燃 烧产牛的热量刺激人体穴位，从而达到防病 治病山的的一·种治疗方法。若一根质量为 0.05kg的艾条，完全燃烧能放出1.4105J 的热量，则该艾条的热值为 J/kg。当艾条燃烧一半后，其热值 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 2.关于燃料及其热值，下列说法正确的是( A.没有燃烧的燃料，热值等于零 3.燃料完全燃烧时，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 考点②热机的效率 3.一台柴油机的热机效率为25%，这表示的意 义是：柴油机用来做 的那都 26 力，年级物旦凡J版 分能量在燃料完全燃烧放出的能量中所占 的比例为 4.一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了 108km,所用时间为1h,消耗汽油10kg,汽 车在行驶过程中所受的阻力恒为1380N, 求：（汽油的热值9=4.6×10J/kg) 收 已课外拓展提高 一、填空题 1.(2025南昌期未)在相同条件下，“可燃冰”完 全燃烧放出的热量可达到天然气的数十倍。 如果“可燃冰”的热值是天然气的10倍，设天然 气的热值为4.2×10J/kg,则完全燃烧100g “可燃冰”放出的热量为 J: 若这些热量的30⅓用来驱动牵引力为 3000N的汽车，则汽车能行驶 km。 2.白热食品成为当下一种时尚快餐，很受年轻 人喜爱。它里面的发热包将600g水从 10℃加热至沸腾（标准大气压下），在这个 过程中提供给水的热量至少为 J。如果用酒特灯给600g水加热，升 高同样温度，至少需要 g酒 精。〔c水=4.2×10>J/(kg·℃)，9题特=3X 10'J/kg 3.下图所示的是汽油机的能量流向图，根据图 中给出的信息可知，该汽油机的效率为 。 若工作效率按此计算，当汽油完 仝燃烧放出的热量为2.3×10？J时，汽车获 得的机械能是 J 燃料完全燃烧释放的热量(100%) 废气(33%)→ 冷却水(30%) 冰擦与辆射(7%) 用 】 二、选择题 4.在1个标准大气压下，用酒精灯给质量为 2kg、温度为12℃的水加热，则完全燃烧 25.2g酒精可使水的温度〔不计热量损失， 酒精的热值为3×102J/kg·c水=4.2× 103J/(kg·℃)] ) A.升高到88℃ B.升高90℃ C.升高到102℃ D.升高到100℃ 5.(多选)某品牌尤人驾驶汽车在·段平直公 路上匀速行驶6.9km,用时5min45s,消耗 燃汕1.5kg.已知该辆汽车的牵引力是 2000N,燃油的热值为4.6×102J/kg,假设 燃油完全燃烧。通过算可知，下列选项正 确的是 A.汽车的行驶速度是20km/h B.消耗的燃油完全燃烧放山的热量是6.9 107J C.汽车牵引力做功的功率是30kW D.汽车发动机的效率是20% 三、计算题 6.如图甲所示，在1个标 准大气压下.普通煤炉 把壶内20℃、5kg的 水烧开需完全燃烧一 定质量的煤，此过程 巾，烧水效率为28%。为提高煤炉效率，某 创意小组设计了双加热煤炉，如图乙所示， 在消耗等量煤烧开壶内初温相同的等量水 的过程中，还可额外把炉壁间的10kg水从 20℃加热至40℃。〔g煤=3人10J/kg,c水 =4.2×103J/(kg·℃) (1)普通煤炉把壶内20℃，5kg的水烧开时， 水吸收的热量为多少？ 2酒全的 8的 已核心素养提升 科学思维汽车是现代生活中常见的一种父 通工具，图甲、乙分刿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 克服炉擦机械散热废气带周 耗能%牦能30%热量36% 分分 燃料完全燃烧释放的能量100%) 有用 机被能 A.图甲是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做 功，气体的温度升高 B.由图乙可知，该汽油机的效率足30% C.汽车尾气中的汽油味越浓，燃料燃烧得越 不充分，越会降低燃料的热值 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 上册第十四章 275.B6.A7.D8.BD ®核心素养提升 (1)无规则运动(2)B温度不一定 阶段训练（一） 1.扩散引力2.增大做功 3.内比热容4.乙冰 5.B6.B7.C8.A9.BD 10.(1)1.134×10J (2)22℃ 11.(1)水和煤油的质量不相等 (2)加热时间 (3)水(4)2.1×10 本章培优方案 ®重点图片在线 ①做无规则运动②扩散③液体④变大⑤引 力⑥减小⑦增大⑧增大⑨做功燃烧 ①增加②升高⑧做功液化⑤降低⑤藏 小团做功 圈易错易混赏析 易错辩析(1)√ (2)×(3)X(4)/(5)X (6)×(7)/ (8)X 图A层基础训练 1.间隙引力 2.碱小热传递 3.C4.B 5.解：(1)质量为1kg、温度为20℃的水，温度升高到 80℃，水吸收的热量Q=c*m*△1=4.2 102J/(kg·℃)<1kg×(80℃-20℃)=2.52× 10J (2)金属块放出的热量全部被水吸收，因此水吸收 的热量等于金属块放出的热量，即Q:=Q=2.52 ×105J 金居块的比热容-- 2.52×10°J 2kg×(500℃-80℃)=0.3×10J/(kg·℃) (3)若这些热水继续吸收1.05<10J的热量，则水 升高的温度 4-Q 1.05×10°J c*m本4.2X10J/(kg·C)1k短=25℃ 水的末温t/=80℃+25℃=105℃ 因为在1个标准大气压下水的沸点为100℃，所以 水的末温为100℃. 6.(1)A分别装入等质量的水和煤油(2)吸收的 热量相等(3)温度改变量(4)快水 170 九，年级物理RJ发 @B层提升训练 1.变小放热2.减小没有 3.C 4.ABD 5.(1)图甲是沙子吸热升温的图像 (2)4.2×10J (3)0.9×103J/(kg·℃) 6.(1)自下而上(2)质量热传递 (3)加热时间的 长短(4)33(5)B 第十四章 内能的利用 第1节 能量的转化与守恒 @课内基础闯关 1.A 2.ACD 3.机械能量守恒定律 4.B @课外拓展提高 1.机械能保持不变2.机械化学 3.机械电4.电内 5.B6.D7.D8.BD 核心素养提升 杠杆内遵循 第2节热 机 课内基础闯关 1.A 2.吸气80 3.C 4.AD 巴课外拓展提高 1.做功102.做功丙 3.减小乙3×10 4.B5.C6.B @核心素养提升 进气降低 第3节热机的效率 ®课内基础闯关 1.2.8×102不变 2.C 3.有用功25% 4.解：(1)汽车行驶的速度 g=三-108km-108km/h (2)汽车匀速行驶，受力平衡，受到的牵引力F=∫ =1380N 牵引力做的功 W=Fs=1380N×108×103m=1.4904×10'J 牵引力做功的功率P=W_L.4904X10」=4.14 t 3600s ×10W (3)汽油完全燃烧放出的热量 Q=mg=10kg×4.6×10J/kg=4.6×10J 汽车发动机的效率 W 0Q按 ×100%=1.4904X101×100%=32.4% 4.6×10J ©课外拓展提高 1.4.2×104.2 2.2.268×107.56 3.30%6.9×109 4.D 5.BD 6.解：(1)水吸收的热量 Q袋=c*m*(1-t)=4.2X103J/(kg·℃)×5kg <(100℃-20℃)=1.68×105J (2)普通煤炉完全燃烧煤放出的热量 Q-Qm=1.68X10」-=6×10J 28% 则华的质量：8入。02 (3)炉壁间水吸收的热量 Q每'=c*m*'(t-t6)=4,2×10J/(kg·℃)× 10kg×(40℃-20℃)=8.4×10J 双加热煤炉中水吸收的总热量Q颜=Q领十Q囊' 1.68×10J+8.4×10J=2.52×10°J 双加热煤炉的烧水效率 -9×100%=2.52X101×100%=42% 作=Qa 6×10J 四核心素养提升 1 第4节跨学科实践：制作简易热机模型 实践专项训练 1.C 2.(1)熔化汽化小水滴(2)压缩喷出的水 (3)飞行时间（合理即可） 专题一热量的相关计算 1.解：(1)铁制品放出的热量Q数=c装m铁△1铁=0.46 ×10J/(kg·℃)×20×103kg×(820℃-20℃) =7360J (2)不考虑周围环境的影响和热损失，液体吸收的 热量Q=Q:=7360J 由Q=cm△r可知，该液体的比热容 7360J t=m.=368×10kgX(20℃-10℃)=2 ×103J/(kg·℃) 2.解：(1)3kg木炭完全燃烧放出的热量Q:一mg= 3kg×2.8×10J/kg=8.4×10J (2)这些热量全部被水吸收，则Q,=Q:=8.4< 102J 水的质量 8.4×10j m*=cty4.2×10J/kg·C)x(80℃30C =400kg 3.解：(1)水吸收的热量 Q=c*m*△1=4.2×103J/(kg·℃)×2.5kgX 80℃=8.4×105J Q可得，煤完全燃烧放出的热量Q (2)由7一 Q_8.410」=8.4×10J 10% 由Q数一mg可得，煤的质量 m4-0-8,410-0.28kg qa 3X10'J/kg 4.解：(1)水升高的温度△1=80℃-10℃=70℃ (2)水吸收的热量 Q=cm△1=4.2X10J/(kg·℃)×5kg×70℃= 1.47×10°J (3)干木柴完全燃烧放出的热量Q=g=1,2< 10J/kg×0.8kg=9.6×10°J (4)柴火灶烧水的效率 Q=1.47×101≈0.153=15.3% 7-Q9.6×10J 5.480032% 6.(1)4×10Pa (2)1.6×10W (3)40% 7.解：(1)汽油的质量 m=V=0.75×103kg/m2×1.6×10-m =1.2kg 汽油完全燃烧放出的热量 Qa=mg=1.2kg×4.5×103J/kg=5.4×10J 有可得， (2)已知汽油机的效率为20%，根据刀一Q 汽车在行驶过程中做的有用功 W有用=Q=20%×5.4×10J=1.08×10J (3)汽车行驶的路程s=3km=3×10m 根据W=Fs可知，汽车的牵引力 上册参考答案 171