14.3 热机效率-2025-2026学年人教版物理九年级上学期

笔 记 第三节 热机效率 第14章：内能的利用 第三节：热机的效率 记 笔 第14章：内能的利用 2 学科网（北京）股份有限公司 考点一 燃料热值的概念 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。 （1）固体燃料：煤、木柴、焦炭、秸秆。 （2）液体燃料：汽油、柴油、酒精。 （3）气体燃料：天然气、液化气、氢气。 2. 燃料燃烧时能量转化 燃料在燃烧时会发出光和热，燃烧过程中将化学能转化为内能。 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。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。热值大，表示燃料燃烧时放热能力强。 2. 物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 3. 公式：；。 4. 单位：焦耳每千克（或焦耳每立方米），符号：J/kg（或J/m3） 5. 燃料燃烧放热的公式：，常用于固体和液体燃料。，常用于气体燃料。 6. 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 3.4×10J/kg 酒精 3.0×10⁷J/kg 烟煤 约2.9×107J/kg 柴油 4.3×10⁷J/kg 氢 1.4×10⁸J/kg 无烟煤 约3.4×10J/kg 煤油 4.6×10⁷J/kg 煤气 约3 .9×10⁷J/m³ 焦炭 3.0×10J/kg 汽油 4.6×10⁷J/kg 沼气 约1 .9×10⁷J/m³ 特别提醒 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. 热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量或体积、是否燃烧、是否完全燃烧无关。 典型例题 （2024秋•深州市期中）砖的制作工艺流传数千年，从晒制到烧制，从青砖到红砖，小小的砖块见证了人类迈向文明的历程，下列说法正确的是（　　） A．晒制泥坯时，泥坯温度越高含有的热量越多 B．高温烧制时，通过热传递的方式改变砖块的内能 C．烧制红砖时，燃料燃烧越充分，其热值越大 D．在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的比热容变小 强化练习 1．（2025•海港区模拟）如图所示，图甲为我国古代的“节能灯”—“省油灯”，图乙为其部分剖面示意图。向灯盏夹层内注水，有助于减慢油的蒸发，达到省油的目的。燃灯过程中，下列说法正确的有（　　） A．注水可以降低油的温度，减慢油蒸发 B．吸收相同热量，油比水温度变化小 C．在燃烧过程中，油的热值变小 D．夹层内水的温度升高，是通过做功的方式使内能增加 2．（2025•武安市二模）《随园食单》记载了古人炒制月饼馅料的场景，下列过程与物理知识对应正确的是（　　） A．炒制月饼焰料时不断翻炒是通过做功改变馅料内能 B．馅料刚出锅时“些”得烫嘴，是因为馅料含有的热量多 C．馅料放凉后香味变淡，是因为馅料分子运动变缓慢 D．增加供氧量，让燃料更充分燃烧可以提高燃料的热值 3．（2024秋•魏县期末）如图所示，北京时间4月25日20时59分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟十八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。下列关于火箭发射的说法中正确的是（　　） A．火箭点火升空过程中的能量转化与内燃机的做功冲程相同 B．火箭使用液氢作为燃料，主要是因为液氢的密度比较小 C．火箭的外壳与大气摩擦生热创造了能量，不遵循能量守恒定律 D．火箭的发射过程中，燃料若不完全燃烧，热值会减小 考点二 比较不同燃料的热值大小 实验目的 1. 学习比较不同燃料热值大小的方法 2. 理解热值的物理意义 3. 掌握控制变量法与转化法的应用 实验原理 根据热值定义： 在相同条件下，燃烧相同质量的不同燃料，比较它们加热相同质量的水时水温升高的多少。 当燃料的质量、水的质量相同时，水温升高越多，说明燃料放热越多，热值越大。【控制变量、转化法】 实验器材 主要器材：酒精灯（盛放酒精）、煤油灯（盛放煤油）、水、蜡烛（固体燃料）、相同规格的铁架台2套、相同规格的烧杯2个（250mL）、温度计2支（0-100℃）、电子天平（精度0.1g）、量筒（100mL）、秒表、火柴。 操作注意事项 1. 保证每次实验用水质量相同 2. 控制燃烧时间相同 3. 温度计不要接触烧杯底或壁 4. 读数时视线与温度计液柱平齐 典型例题 （2024秋•长安区校级期末）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，烧杯内的液体质量也相同。 （1）比较不同物质的吸热能力，应选择________两图进行实验；不同物质吸热的多少是通过________（选填“温度计示数的变化”或“加热时间”）来反映的； （2）为了比较燃料1和燃料2的热值，应该在燃料完全燃烧后，通过比较________（选填“温度计示数的变化”或“加热时间”）来得出结论； （3）在图甲装置中，若燃料为酒精，烧杯内的液体为水，先测出水的质量和酒精烧尽时水升高的温度，再结合酒精减少的质量（不考虑酒精的蒸发）这一数据，计算出酒精的热值。通过实验算出的热值与实际相比________（选填“偏大”或“偏小”）。 强化练习 1．（2025•张家口模拟）小明组装了如图所示的装置探究煤油和菜籽油的热值大小。 燃料 加热前水的温度/℃ 燃料燃尽后水的温度/℃ 10g煤油 20 80 ① 20 50 （1）小明设计的实验数据表格如表，其中①处内容漏写了，请你帮他补充完整：________。 （2）为使实验现象明显，烧杯中水的质量应适当________（选填“大”或“小”）一些。 （3）由表中记录数据可知，________的热值大。 2．（2024秋•魏县期末）为探究不同燃料燃烧放热能力的差异，小华设计了如图甲、乙所示的两组对比实验，甲、乙实验装置完全相同，烧杯内水的初温、质量也都相同，且两种燃料燃烧时均匀放热。 （1）实验中，应控制两种燃料的________（选填“燃烧时间”“初温”或“质量”）相同。 （2）燃料燃烧过程中，记录燃烧时间和对应的水温，燃料燃烧完后，画出水的温度随时间变化的关系图像如图丙所示，假设两种燃料都完全燃烧，实验中忽略热量的散失，则燃料________（选填“1”或“2”）燃烧放热能力强。 （3）小华测出甲装置中消耗燃料的质量为m1，使质量为m2的水温度升高了Δt（水未沸腾），从而计算出燃料的热值，该方法得出的热值会比真实值________（选填“大”或“小”）。 3．（2024秋•霸州市期末）如图所示，甲、乙、丙三套装置完全相同，燃料足够且质量相等，烧杯内液体的质量也相等。 （1）若比较a、b两种液体的比热容，应选择________两图进行实验，根据实验数据，画出a、b两种液体的温度随加热时间变化的图像，如图丁所示，若不计加热过程中的热量损失，则a、b两种液体的比热容之比ca：cb=________。 （2）若比较两种燃料的热值，应选择________两图进行实验，实验中通过________反映燃料热值的大小。 考点三 燃料燃烧给水加热 燃料燃烧给水加热 1. 燃料燃烧放出热量的计算公式：或。 2. 水吸收热量的公式： 3. 热效率公式： 4. 注意事项：在代数计算的过程中，有两个质量，一个燃料的质量，一个是水的质量。 5. 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。 6. 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。 典型例题 （2024春•香河县校级期中）天然气是一种节能环保的能源，某燃气热水器将20L的水从20℃加热到80℃完全燃烧了0.21m3的煤气。求：[已知：c水=4.2×103J/（kg•℃），，q气=4.2×107J/m3] （1）水吸收的热量是多少J？ （2）煤气燃烧放出的热量是多少J？ （3）该燃气热水器烧水的效率是多大？ 强化练习 1．（2024秋•怀安县期末）小明一家到某基地露营时，用火炉将质量为4kg,初温为20℃的水加热到60℃，燃烧了200g木炭。求：已知：[]，木炭的热值q=3.36×107J/kg】 （1）水吸收的热量； （2）使用木炭烧水的效率。 2．（2024秋•安新县期末）10kg的水温度从20℃升高到80℃需要吸收多少焦耳的热量？如果是用煤炉给这些水加热，煤炉的热效率是42%，需要燃烧多少千克的煤？水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤的热值约为3×107J/kg。 3．（2024秋•定州市期中）生活垃圾加工成固体燃料的技术正在逐渐得到广泛应用。目前，很多城市都已经开始采用这种技术，将生活垃圾加工成RDP燃料块，以供生产生活使用。若使用RDP燃料烧水，炉子的效率为30%，将100kg的水由20℃烧开（标准大气压下），已知RDP燃料的热值q=4×107J/kg,水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。求： （1）此过程中水吸收的热量； （2）此过程中燃烧RDP燃料的质量。 考点四 热机效率计算 内燃机燃料燃烧时能量走向示意图 热机的效率 1. 定义：热机用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比。叫热机的效率。 2. 计算公式： 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。 4. 其他的常用公式：； 典型例题 （2024•竞秀区开学）我市出租车大量使用天然气为燃料，已知天然气的热值q=4×107J/m3。若出租车发动机消耗0.1m3的天然气，则可放出________J的热量，同时可对外输出1×106J的机械能，此出租车发动机的效率为________。 强化练习 1．（2024秋•霸州市期中）一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×107J的热量，损失了4.8×107J热量，该柴油机的效率为（　　） A．30% B．40% C．60% D．32% 2．（2024秋•遵化市期中）一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：气缸散热损失占25%，废气带走的能量占30%，摩擦等机械损耗占10%，则它的效率为________。 3．（2024•广阳区二模）某品牌汽车燃油机的能量流程图如图所示，若汽车行驶过程中消耗燃油2L，（燃油的热值为3.15×107J/kg,密度为0.8×103kg/m3），该热机的效率约为________，假如这些燃油完全燃烧，牵引力做的功是________J。汽车的两后视镜是凸面镜，它们的作用是________。 考点五 提高热机效率的方法 提高热机效率的方法 1. 使燃料充分燃烧； 2. 尽量减少各种热量损失； 3. 在热机的设计和制造上采用先进的技术； 4. 注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 典型例题 （2024秋•信都区月考）甲、乙两台热机，甲的效率比乙高，含义是（　　） A．甲热机做的有用功多，效率高 B．甲热机功率大，效率高 C．甲热机单位时间里耗费的燃料少，效率高 D．做相同的有用功，甲损失的能量比乙少 强化练习 1．（2024秋•新华区校级月考）关于热机效率，下列说法正确的是（　　） A．一般情况下，柴油机的效率比汽油机的低 B．燃烧相同燃料，热机做的有用功越多，热机的效率越高 C．热机的效率越高，说明做功越快 D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的 2．（2024秋•高碑店市月考）某台柴油机中的所有燃料完全燃烧能放出8×107J的热量。若工作时用完全部燃料损失了4.8×107J的能量，下列说法正确的是（　　） A．用来做有用功的能量为8×107J B．该柴油机的效率为60% 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 3．（2024秋•路南区校级月考）关于热机的效率，下列说法正确的是（　　） A．热机消耗的燃料越多，效率就越低 B．热机所使用的燃料热值越大，效率就越高 C．热机做的有用功越多，效率就越高 D．热机所做的有用功与燃料完全燃烧放出的热量之比越大，效率就越高 强化练习 一．选择题（共10小题） 1．（2024秋•抚宁区期末）随着我国航天事业迅猛发展的需要，科学家正在研制大功率液氢发动机。这种发动机主要是因为氢燃料具有（　　） A．较小的密度 B．较大的比热容 C．较大的热值 D．较低的沸点 2．（2024秋•怀安县期末）如图，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被冲出。则（　　） A．管内水蒸气的内能不变 B．管内水蒸气对橡胶塞做了功 C．水所含的热量增加 D．酒精灯中剩余酒精的热值变小 3．（2024秋•南皮县期中）下列关于热学知识，说法正确的是（　　） A．热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多 B．把0℃的冰块加热熔化成0℃的水，其内能不变 C．热机消耗的燃料越多，效率就越低 D．夏天荷花飘香，这是扩散现象，可以说明组成物质的分子在运动 4．（2024秋•乐亭县期中）甲、乙两台汽油机，甲的功率是乙的2倍，甲的效率是30%，乙的效率是20%，那么甲、乙在相同时间内所消耗汽油质量之比为（　　） A．3：4 B．2：3 C．3：2 D．4：3 5．（2024秋•曲阳县期中）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5：4，消耗汽油的质量之比是3：2，那么它们的效率之比是（　　） A．15：8 B．8：15 C．6：5 D．5：6 6．（2024秋•清苑区期末）如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的效率是（　　） A．25% B．35% C．60% D．40% 7．（2024秋•霸州市期末）一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×107J的热量，损失了4.8×107J热量，该柴油机的效率为（　　） A．30% B．40% C．60% D．32% 8．（2025•丹徒区二模）如图是实验室探究“不同物质吸热能力”和“比较热值大小”的实验装置（　　） A．探究不同物质的吸热能力，甲、乙燃料质量相同 B．温度计升高的量都能反映吸收热量多少 C．若比较热值大小，液体1和液体2是不种液体 D．两个实验液体1和液体2的质量都必须相同 9．（2025•富顺县校级一模）在“比较不同物质的吸热能力”实验中，小源用如图甲所示的同一个实验装置分别加热200g的水和煤油，用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图乙，加热3min.刚好消耗了4g酒精。若单位时间内水吸收的热量与煤油吸收的热量相等，已知c水=4.2×103J/（kg•℃），q酒精=3×107J/kg，下列分析正确的是（　　） A．煤油的末温比水的高，所以吸热能力更强 B．煤油的比热容是2.8×103J/（kg•℃） C．该酒精灯的加热效率为100% D．加热4min，煤油吸收热量3.36×104J 10．（2025•新吴区一模）小张用相同的酒精灯分别对质量均为200g的水和甲液体进行加热，8min内各消耗酒精4g，用得到的实验数据绘制出了如图所示的图像。若单位时间内两液体吸收的热量相等，酒精的热值为3×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），则下列说法正确的是（　　） A．升高相同温度时，水和甲液体吸收的热量相等 B．甲液体在4min内吸收的热量为1.2×105J C．甲液体的比热容为2.4×103J/（kg•℃） D．酒精灯的加热效率为21% 二．填空题（共4小题） 11．（2024秋•邯郸期中）将质量为10kg的水由10℃加热到30℃，吸收的热量是________J，若这些热量由酒精完全燃烧提供，至少需要________g酒精。[水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），酒精的热值是3×107J/kg] 12．（2024秋•丰润区期中）人类的发展史也是利用燃料的历史，从干木柴、煤炭、液化气到天然气；天然气的应用是当今的主流；完全燃烧0.28m3的天然气可以放出________J的热量，若这些热量30%被水吸收，可让________kg得水温度升高20℃。[已知天然气热值q=3.0×107J/m3，水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃）] 13．（2024秋•沧县期中）小明用天然气灶烧开一壶水使用了0.004m3天然气，这些天然气完全燃烧放出的热量为________J，这是通过________改变水的内能的。（q天然气=3.2×107J/m3） 14．（2024秋•任泽区期中）小越参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为________J/kg，如果用掉一半后，干木柴的热值将________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 三．实验探究题（共2小题） 15．（2024秋•邯郸期中）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表所示。 燃烧前水的温度t1/℃ 燃烧后水的温度t2/℃ 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________。 16．（2024秋•赵县期中）如图所示，甲、乙、丙三个实验装置完全相同，燃料的质量均为10g，烧杯内液体的质量都相同。 （1）若比较不同燃料的热值应选择________两个装置；比较不同物质的吸热本领应选择________两个装置；（选填装置序号：甲、乙、丙） （2）在“比较不同燃料的热值”的实验中，燃料燃烧放出的热量的多少，是通过________ （选填“温度计上升示数”或“加热时间”）来反映的。 （3）同学们选择其中两图探究“不同物质的吸热本领”，并绘制了温度随时间变化关系图，如图丁所示，由此可以判断：________（选填“a”或“b”）物质的吸热能力较强。 四．计算题（共4小题） 17．（2024秋•南海区期中）如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2kg初温为25℃的水，用卡式炉加热至100℃，消耗了25g丁烷气体（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），丁烷的热值为4.8×107J/kg）。求： （1）水吸收的热量； （2）丁烷完全燃烧放出的热量； （3）卡式炉的加热效率。 18．（2024秋•东台市期中）如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2kg初温为30℃的水，用卡式炉加热至100℃，消耗了25g丁烷气体（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），丁烷的热值为4.8×107J/kg）。求： （1）水吸收的热量； （2）卡式炉的加热效率。 19．（2024秋•镇江期中）如图甲所示的轿车，采用氢气燃料工作，发动机的效率为50%。某次，该轿车在水平路面上以恒定功率P做直线运动，v-t图像如图乙所示。已知汽车（包括司乘人员）的总质量为1500kg，汽车行驶过程中所受阻力大小平均为车重的0.1倍，氢气的热值取q氢气=1.5×108J/kg，取g=10N/kg。求： （1）汽车所受阻力的大小； （2）在10～15s内汽车牵引力做的功W1； （3）该轿车保持此功率持续行驶1h，需要消耗多少氢气？ 20．（2024秋•分宜县期中）我国第一款自主品牌的高端豪华轿车“红旗HQ3”在某段平直公路上进行测试，汽车以18m/s的速度匀速行驶了5min，消耗燃油0.3kg，汽车发动机的牵引力是1000N。燃油的热值为4.5×107J/kg。 求：（1）消耗的燃油完全燃烧产生的热量Q放； （2）发动机所做的功W； （3）发动机的能量转化效率η。 4 5 3 学科网（北京）股份有限公司 $$笔 记 第三节 热机效率 第14章：内能的利用 第三节：热机的效率 记 笔 第14章：内能的利用 2 学科网（北京）股份有限公司 考点一 燃料热值的概念 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。 （1）固体燃料：煤、木柴、焦炭、秸秆。 （2）液体燃料：汽油、柴油、酒精。 （3）气体燃料：天然气、液化气、氢气。 2. 燃料燃烧时能量转化 燃料在燃烧时会发出光和热，燃烧过程中将化学能转化为内能。 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。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。热值大，表示燃料燃烧时放热能力强。 2. 物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 3. 公式：；。 4. 单位：焦耳每千克（或焦耳每立方米），符号：J/kg（或J/m3） 5. 燃料燃烧放热的公式：，常用于固体和液体燃料。，常用于气体燃料。 6. 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 3.4×10J/kg 酒精 3.0×10⁷J/kg 烟煤 约2.9×107J/kg 柴油 4.3×10⁷J/kg 氢 1.4×10⁸J/kg 无烟煤 约3.4×10J/kg 煤油 4.6×10⁷J/kg 煤气 约3 .9×10⁷J/m³ 焦炭 3.0×10J/kg 汽油 4.6×10⁷J/kg 沼气 约1 .9×10⁷J/m³ 特别提醒 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. 热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量或体积、是否燃烧、是否完全燃烧无关。 典型例题 （2024秋•深州市期中）砖的制作工艺流传数千年，从晒制到烧制，从青砖到红砖，小小的砖块见证了人类迈向文明的历程，下列说法正确的是（　　） A．晒制泥坯时，泥坯温度越高含有的热量越多 B．高温烧制时，通过热传递的方式改变砖块的内能 C．烧制红砖时，燃料燃烧越充分，其热值越大 D．在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的比热容变小 【答案】B 【解析】解：A、热量是一个过程量，只能说吸收（或者放出）了多少热量，不能说某物体含有多少热量，故A错误； B、高温烧制时，通过热传递的方法增加砖块的内能，故选项B正确； C、燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度、质量都无关，故C错误； D、若在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的质量变小，砖的比热容不会变化，故D错误。 故选：B。 强化练习 1．（2025•海港区模拟）如图所示，图甲为我国古代的“节能灯”—“省油灯”，图乙为其部分剖面示意图。向灯盏夹层内注水，有助于减慢油的蒸发，达到省油的目的。燃灯过程中，下列说法正确的有（　　） A．注水可以降低油的温度，减慢油蒸发 B．吸收相同热量，油比水温度变化小 C．在燃烧过程中，油的热值变小 D．夹层内水的温度升高，是通过做功的方式使内能增加 【答案】A 【解析】解：A、根据省油灯的原理，向灯盏夹层内注水，水蒸发吸热，可降低油的温度。由于液体温度越低，蒸发越慢，所以能减慢油的蒸发，达到省油目的，故A正确。 B、由比热容知识可知，水的比热容大于油的比热容。根据Q=cmΔt，质量相同的油和水，吸收相同热量时，比热容小的物质温度变化大，所以油比水温度变化大，故B错误。 C、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关。所以在燃烧过程中，油的热值不变，故C错误。 D、夹层内水的温度升高，是因为灯油燃烧放出热量，通过热传递的方式将热量传递给了水，使水的内能增加，温度升高，并非做功，故D错误。 故选：A。 2．（2025•武安市二模）《随园食单》记载了古人炒制月饼馅料的场景，下列过程与物理知识对应正确的是（　　） A．炒制月饼焰料时不断翻炒是通过做功改变馅料内能 B．馅料刚出锅时“些”得烫嘴，是因为馅料含有的热量多 C．馅料放凉后香味变淡，是因为馅料分子运动变缓慢 D．增加供氧量，让燃料更充分燃烧可以提高燃料的热值 【答案】C 【解析】解：A、炒制过程中，月饼馅料不断吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式改变馅料的内能，故A错误； B、馅料刚出锅时“些”得烫嘴，是因为馅料的温度高，热量是过程量，不能说“含有”热量，故B错误； C、分子的热运动与温度有关，馅料放凉后香味变淡，是因为馅料分子运动变缓慢，故C正确； D、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关，增加供氧量可以使燃料燃烧更充分，但燃料在燃烧的过程中热值不变，故D错误。 故选：C。 3．（2024秋•魏县期末）如图所示，北京时间4月25日20时59分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟十八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。下列关于火箭发射的说法中正确的是（　　） A．火箭点火升空过程中的能量转化与内燃机的做功冲程相同 B．火箭使用液氢作为燃料，主要是因为液氢的密度比较小 C．火箭的外壳与大气摩擦生热创造了能量，不遵循能量守恒定律 D．火箭的发射过程中，燃料若不完全燃烧，热值会减小 【答案】A 【解析】解：A.火箭点火升空过程中的能量转化与内燃机的做功冲程相同，都是内能转化为机械能，故A正确； B.火箭使用液氢作为燃料，主要是因为液氢的热值大，故B错误； C.火箭的外壳与大气摩擦生热属于做功改变了内能，遵循能量守恒定律，故C错误； D.火箭的发射过程中，燃料若不完全燃烧，热值也不会减小，而是不变，因为燃料是物质的属性，故D错误； 故选：A。 考点二 比较不同燃料的热值大小 实验目的 1. 学习比较不同燃料热值大小的方法 2. 理解热值的物理意义 3. 掌握控制变量法与转化法的应用 实验原理 根据热值定义： 在相同条件下，燃烧相同质量的不同燃料，比较它们加热相同质量的水时水温升高的多少。 当燃料的质量、水的质量相同时，水温升高越多，说明燃料放热越多，热值越大。【控制变量、转化法】 实验器材 主要器材：酒精灯（盛放酒精）、煤油灯（盛放煤油）、水、蜡烛（固体燃料）、相同规格的铁架台2套、相同规格的烧杯2个（250mL）、温度计2支（0-100℃）、电子天平（精度0.1g）、量筒（100mL）、秒表、火柴。 操作注意事项 1. 保证每次实验用水质量相同 2. 控制燃烧时间相同 3. 温度计不要接触烧杯底或壁 4. 读数时视线与温度计液柱平齐 典型例题 （2024秋•长安区校级期末）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，烧杯内的液体质量也相同。 （1）比较不同物质的吸热能力，应选择________两图进行实验；不同物质吸热的多少是通过________（选填“温度计示数的变化”或“加热时间”）来反映的； （2）为了比较燃料1和燃料2的热值，应该在燃料完全燃烧后，通过比较________（选填“温度计示数的变化”或“加热时间”）来得出结论； （3）在图甲装置中，若燃料为酒精，烧杯内的液体为水，先测出水的质量和酒精烧尽时水升高的温度，再结合酒精减少的质量（不考虑酒精的蒸发）这一数据，计算出酒精的热值。通过实验算出的热值与实际相比________（选填“偏大”或“偏小”）。 【答案】（1）甲、丙；加热时间；（2）温度计示数的变化量；（3）偏小。 【解析】解：（1）比较不同物质的吸热能力，需要燃烧相同的燃料（确保相同时间放出的热量相同），加热相同的时间，比较质量相同的不同液体升高的温度，温度升高越多，则吸热能力越小。故应选择甲、丙两图进行实验；由转换法，不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的。 （2）为了比较热值大小，要用不同的燃料，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，故为了比较燃料1和燃料2的热值，应该在燃料完全燃烧后，通过比较温度计示数的变化来得出结论。 （3）在图甲装置中，因燃料不能完全燃烧，且存在热散失，燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收，通过实验算出的热值与实际相比偏小。 故答案为：（1）甲、丙；加热时间；（2）温度计示数的变化量；（3）偏小。 强化练习 1．（2025•张家口模拟）小明组装了如图所示的装置探究煤油和菜籽油的热值大小。 燃料 加热前水的温度/℃ 燃料燃尽后水的温度/℃ 10g煤油 20 80 ① 20 50 （1）小明设计的实验数据表格如表，其中①处内容漏写了，请你帮他补充完整：________。 （2）为使实验现象明显，烧杯中水的质量应适当________（选填“大”或“小”）一些。 （3）由表中记录数据可知，________的热值大。 【答案】（1）10g菜籽油；（2）小；（3）煤油。 【解析】解：（1）要比较煤油和菜籽油这两种燃料的热值，根据控制变量法的思想，煤油和菜籽油的质量必须相等；所以①处添加：10g菜籽油； （2）比较煤油和菜籽油热值，通过质量相同的燃料完全烧尽后水升高的温度来比较热值大小，烧杯中水的质量应该小一些，原因是水的比热容较大，温度变化不明显； （3）由表中记录数据可知，煤油中温度计升高的温度多，由Q吸=cmΔt知，煤油中水吸收的热量多；消耗燃料的质量相同，由知，燃料煤油的热值大。 故答案为：（1）10g菜籽油；（2）小；（3）煤油。 2．（2024秋•魏县期末）为探究不同燃料燃烧放热能力的差异，小华设计了如图甲、乙所示的两组对比实验，甲、乙实验装置完全相同，烧杯内水的初温、质量也都相同，且两种燃料燃烧时均匀放热。 （1）实验中，应控制两种燃料的________（选填“燃烧时间”“初温”或“质量”）相同。 （2）燃料燃烧过程中，记录燃烧时间和对应的水温，燃料燃烧完后，画出水的温度随时间变化的关系图像如图丙所示，假设两种燃料都完全燃烧，实验中忽略热量的散失，则燃料________（选填“1”或“2”）燃烧放热能力强。 （3）小华测出甲装置中消耗燃料的质量为m1，使质量为m2的水温度升高了Δt（水未沸腾），从而计算出燃料的热值，该方法得出的热值会比真实值________（选填“大”或“小”）。 【答案】（1）质量；（2）1；（3）小。 【解析】解：（1）探究不同燃料燃烧放热能力的差异的实验中，应控制燃料燃烧的质量相同； （2）读图丙可知，燃料燃烧完时，燃料1燃烧了5min，燃料2燃烧了15min，甲图中水升高的温度Δt1=80℃-20℃=60℃，乙图中水升高的温度Δt2=60℃-20℃=40℃，所以甲图中水升温更多，说明燃料1放出的热量大于燃料2放出的热量；两种燃料燃烧的质量相同，完全燃烧，燃料1燃烧放热能力强； （3）水吸收的热量为：Q吸=c水m2Δt，则燃料1的热值燃料1燃烧放出的热量不可能全部被水吸收，燃料1可能没有完全燃烧，根据上式计算出的热值要比实际的小。 故答案为：（1）质量；（2）1；（3）小。 3．（2024秋•霸州市期末）如图所示，甲、乙、丙三套装置完全相同，燃料足够且质量相等，烧杯内液体的质量也相等。 （1）若比较a、b两种液体的比热容，应选择________两图进行实验，根据实验数据，画出a、b两种液体的温度随加热时间变化的图像，如图丁所示，若不计加热过程中的热量损失，则a、b两种液体的比热容之比ca：cb=________。 （2）若比较两种燃料的热值，应选择________两图进行实验，实验中通过________反映燃料热值的大小。 【答案】（1）甲、丙；（2）2：1；（3）甲、乙；温度计的示数。 【解析】解：（1）为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间的长短来比较两种液体吸收热量的多少，进而判断两种物质比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验； （2）由图丁可知，相同质量的a、b液体，a、b都加热5min,a温度变化量为30℃-10℃=20℃，b温度变化量为50℃-10℃=40℃；由Qa=Qb=cmΔt可得：camΔta=cbmΔtb；caΔta=cbΔtb；则：ca：cb=Δtb：Δta=2：1； （3）比较不同燃料的热值，要用不同的燃料，加热质量相同的同种液体，应选择甲、乙两图进行实验，是通过温度计示数的变化来反映燃料的热值。 故答案为：（1）甲、丙；（2）2：1；（3）甲、乙；温度计的示数。 考点三 燃料燃烧给水加热 燃料燃烧给水加热 1. 燃料燃烧放出热量的计算公式：或。 2. 水吸收热量的公式： 3. 热效率公式： 4. 注意事项：在代数计算的过程中，有两个质量，一个燃料的质量，一个是水的质量。 5. 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。 6. 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。 典型例题 （2024春•香河县校级期中）天然气是一种节能环保的能源，某燃气热水器将20L的水从20℃加热到80℃完全燃烧了0.21m3的煤气。求：[已知：c水=4.2×103J/（kg•℃），，q气=4.2×107J/m3] （1）水吸收的热量是多少J？ （2）煤气燃烧放出的热量是多少J？ （3）该燃气热水器烧水的效率是多大？ 【答案】（1）水吸收的热量为5.04×106J； （2）煤气燃烧放出的热量为8.4×106J； （3）该燃气热水器烧水的效率是60%。 【解析】解：（1）水的体积V水=20L=20dm3=0.02m3， 由得水的质量： 根据吸热公式可知水吸收的热量为： （2）煤气燃烧放出的热量为 （3）该燃气热水器烧水的效率为 答：（1）水吸收的热量为5.04×106J； （2）煤气燃烧放出的热量为8.4×106J； （3）该燃气热水器烧水的效率是60%。 强化练习 1．（2024秋•怀安县期末）小明一家到某基地露营时，用火炉将质量为4kg,初温为20℃的水加热到60℃，燃烧了200g木炭。求：已知：[]，木炭的热值q=3.36×107J/kg】 （1）水吸收的热量； （2）使用木炭烧水的效率。 【答案】（1）水吸收的热量为6.72×105J； （2）使用木炭烧水的效率为10%。 【解析】解：（1）水吸收的热量：Q吸=c水m水（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×4kg×（60℃-20℃）=6.72×105J； （2）木炭完全燃烧放出的热量：Q放=m木炭q=0.2kg×3.36×107J/kg=6.72×106J，用木炭烧水的效率： 答：（1）水吸收的热量为6.72×105J； （2）使用木炭烧水的效率为10%。 2．（2024秋•安新县期末）10kg的水温度从20℃升高到80℃需要吸收多少焦耳的热量？如果是用煤炉给这些水加热，煤炉的热效率是42%，需要燃烧多少千克的煤？水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤的热值约为3×107J/kg。 【答案】水需要吸收2.52×106J的热量；需要燃烧0.2kg的煤。 【解析】解：水吸收的热量： Q吸=c水m水（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（80℃-20℃）=2.52×106J； 由可得煤完全燃烧放出的热量： 由得完全燃烧煤的质量： 答：水需要吸收2.52×106J的热量；需要燃烧0.2kg的煤。 3．（2024秋•定州市期中）生活垃圾加工成固体燃料的技术正在逐渐得到广泛应用。目前，很多城市都已经开始采用这种技术，将生活垃圾加工成RDP燃料块，以供生产生活使用。若使用RDP燃料烧水，炉子的效率为30%，将100kg的水由20℃烧开（标准大气压下），已知RDP燃料的热值q=4×107J/kg,水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。求： （1）此过程中水吸收的热量； （2）此过程中燃烧RDP燃料的质量。 【答案】（1）此过程中水吸收的热量为3.36×107J； （2）此过程中燃烧RDP燃料的质量为2.8kg。 【解析】解：（1）水吸放收的热量； （2）炉子的效率为30%，RDP燃料燃烧放出的热量 需要燃烧RDP燃料的质量。 答：（1）此过程中水吸收的热量为3.36×107J； （2）此过程中燃烧RDP燃料的质量为2.8kg。 考点四 热机效率计算 内燃机燃料燃烧时能量走向示意图 热机的效率 1. 定义：热机用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比。叫热机的效率。 2. 计算公式： 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。 4. 其他的常用公式：； 典型例题 （2024•竞秀区开学）我市出租车大量使用天然气为燃料，已知天然气的热值q=4×107J/m3。若出租车发动机消耗0.1m3的天然气，则可放出________J的热量，同时可对外输出1×106J的机械能，此出租车发动机的效率为________。 【答案】4×106；25%。 【解析】解：（1）完全燃烧0.1m3的天然气放出的热量：Q放=Vq=0.1m3×4×107J/m3=4×106J； （2）出租车发动机的效率： 故答案为：4×106；25%。 强化练习 1．（2024秋•霸州市期中）一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×107J的热量，损失了4.8×107J热量，该柴油机的效率为（　　） A．30% B．40% C．60% D．32% 【答案】B 【解析】解：有效利用的能量：E有用=8×107J-4.8×107J=3.2×107J，柴油机的效率为： 故选：B。 2．（2024秋•遵化市期中）一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：气缸散热损失占25%，废气带走的能量占30%，摩擦等机械损耗占10%，则它的效率为________。 【答案】35%。 【解析】解：热机的效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，所以内燃机的效率：η=1-25%-30%-10%=35%。 故答案为：35%。 3．（2024•广阳区二模）某品牌汽车燃油机的能量流程图如图所示，若汽车行驶过程中消耗燃油2L，（燃油的热值为3.15×107J/kg,密度为0.8×103kg/m3），该热机的效率约为________，假如这些燃油完全燃烧，牵引力做的功是________J。汽车的两后视镜是凸面镜，它们的作用是________。 【答案】35%；1.764×107；扩大视野。 【解析】解：由图可得该汽油机的机械效率：η=100%-33%-25%-7%=35%，消耗燃油的质量：m=ρV=0.8×103kg/m3×2×10-3m3=1.6kg，燃油完全燃烧放出的热量为： 则牵引力做的功是： 汽车驾驶室外的观后镜，利用了凸面镜对光线的发散作用，能扩大视野，有利于驾驶员安全行车。 故答案为：35%；1.764×107；扩大视野。 考点五 提高热机效率的方法 提高热机效率的方法 1. 使燃料充分燃烧； 2. 尽量减少各种热量损失； 3. 在热机的设计和制造上采用先进的技术； 4. 注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 典型例题 （2024秋•信都区月考）甲、乙两台热机，甲的效率比乙高，含义是（　　） A．甲热机做的有用功多，效率高 B．甲热机功率大，效率高 C．甲热机单位时间里耗费的燃料少，效率高 D．做相同的有用功，甲损失的能量比乙少 【答案】D 【解析】解：A、效率是指有用的能量占总能量的百分比，甲热机做的有用功多，但不确定总能量的关系，因此不确定效率的大小，故A错误； B、功率是指做功的快慢，与效率无关，故B错误； C、甲热机单位时间里耗费的燃料少，不确定有用的能量多少，因此不确定效率的大小，故C错误； D、做相同的有用功，甲损失的能量比乙少，即甲的总能量小，由可知，甲的效率大，故D正确。 故选：D。 强化练习 1．（2024秋•新华区校级月考）关于热机效率，下列说法正确的是（　　） A．一般情况下，柴油机的效率比汽油机的低 B．燃烧相同燃料，热机做的有用功越多，热机的效率越高 C．热机的效率越高，说明做功越快 D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的 【答案】B 【解析】解：A、柴油机的压缩程度比汽油机的高，燃料燃烧更充分，热机效率更高，故A错误； B．燃烧相同燃料，放出的热量一定即总功一定，热机效率等于有用功除以总功，所以做的有用功越多，热机的效率越高，故B正确； C．热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，与功率无关，故C错误； D．根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多，故D错误。 故选：B。 2．（2024秋•高碑店市月考）某台柴油机中的所有燃料完全燃烧能放出8×107J的热量。若工作时用完全部燃料损失了4.8×107J的能量，下列说法正确的是（　　） A．用来做有用功的能量为8×107J B．该柴油机的效率为60% 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】D 【解析】解：A、用来做有用功的能量为：W有=Q放-W损=8×107J-4.8×107J=3.2×107J，故A错误； B、该柴油机的效率为：故B错误； C、柴油机在工作过程中不可避免地要克服机械间的摩擦而产生额外功，因此效率不能达到100%，即不能实现能量零损失，故C错误； D、减少机械间的摩擦可以减少能量的损失，因此可以提高热机效率，故D正确。 故选：D。 3．（2024秋•路南区校级月考）关于热机的效率，下列说法正确的是（　　） A．热机消耗的燃料越多，效率就越低 B．热机所使用的燃料热值越大，效率就越高 C．热机做的有用功越多，效率就越高 D．热机所做的有用功与燃料完全燃烧放出的热量之比越大，效率就越高 【答案】D 【解析】解：A．热机消耗的燃料多，即放出的热量多，但不知道有用功，因此效率不一定低，故A错误，不符合题意； 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，不符合题意； C．热机做的有用功越多，但总功不知道，有用功与总功的比值就不确定，因此效率不一定高，故C错误，不符合题意； D．热机所做有用功占燃料完全燃烧放出的热量的比例越大热机的效率越高，故D正确，符合题意。 故选：D。 强化练习 一．选择题（共10小题） 1．（2024秋•抚宁区期末）随着我国航天事业迅猛发展的需要，科学家正在研制大功率液氢发动机。这种发动机主要是因为氢燃料具有（　　） A．较小的密度 B．较大的比热容 C．较大的热值 D．较低的沸点 【答案】C 【解析】解：氢燃料有较大的热值，与质量相同的其它燃料相比，完全燃烧时可以放出较多的热量，所以这种发动机选用氢燃料。 故选：C。 2．（2024秋•怀安县期末）如图，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被冲出。则（　　） A．管内水蒸气的内能不变 B．管内水蒸气对橡胶塞做了功 C．水所含的热量增加 D．酒精灯中剩余酒精的热值变小 【答案】B 【解析】解：AB、对试管加热，水吸收热量，温度升高，水吸热迅速的汽化，产生大量的水蒸气，水蒸气对橡胶塞做功，将橡胶塞推出去，水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，内能减小，故A错误，B正确； C、热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量，故C错误； D、热值是燃料自身的一种特性，与质量无关，所以剩余的酒精热值不变，故D错误。 故选：B。 3．（2024秋•南皮县期中）下列关于热学知识，说法正确的是（　　） A．热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多 B．把0℃的冰块加热熔化成0℃的水，其内能不变 C．热机消耗的燃料越多，效率就越低 D．夏天荷花飘香，这是扩散现象，可以说明组成物质的分子在运动 【答案】D 【解析】解：A、燃料燃烧放出热量的多少，与燃料的热值、质量和燃烧程度有关，热值大，放出的热量不一定多，故A错误； B、一块0℃的冰熔化成0℃的水后，吸收热量，温度不变，内能增加，故B错误； C、热机效率是指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，热机消耗的燃料越多，有用功也可能越多，比值不一定越小，所以效率不一定越低，故C错误； D、夏天荷花飘香，这是扩散现象，是由于分子在做无规则运动造成的，故D正确。 故选：D。 4．（2024秋•乐亭县期中）甲、乙两台汽油机，甲的功率是乙的2倍，甲的效率是30%，乙的效率是20%，那么甲、乙在相同时间内所消耗汽油质量之比为（　　） A．3：4 B．2：3 C．3：2 D．4：3 【答案】D 【解析】解：设甲的功率为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。乙在时间t内做的有用功：W乙=P乙t。 则由题意知：P甲：P乙=2：1，η甲：η乙=30%：20%=3：2； 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： 故选：D。 5．（2024秋•曲阳县期中）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5：4，消耗汽油的质量之比是3：2，那么它们的效率之比是（　　） A．15：8 B．8：15 C．6：5 D．5：6 【答案】D 【解析】解： 根据Q=mq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。 6．（2024秋•清苑区期末）如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的效率是（　　） A．25% B．35% C．60% D．40% 【答案】D 【解析】解：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，有能量流向图可知该内燃机的效率为：η=100%-25%-35%=40%，故D正确。 故选：D。 7．（2024秋•霸州市期末）一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×107J的热量，损失了4.8×107J热量，该柴油机的效率为（　　） A．30% B．40% C．60% D．32% 【答案】B 【解析】解： 有效利用的能量： E有用=8×107J-4.8×107J=3.2×107J， 柴油机的效率为： 故选：B。 8．（2025•丹徒区二模）如图是实验室探究“不同物质吸热能力”和“比较热值大小”的实验装置（　　） A．探究不同物质的吸热能力，甲、乙燃料质量相同 B．温度计升高的量都能反映吸收热量多少 C．若比较热值大小，液体1和液体2是不种液体 D．两个实验液体1和液体2的质量都必须相同 【答案】D 【解析】解：A、比较不同物质的吸热能力，应使用相同的热源，控制不同液体相同时间内吸热相同，通过温度的变化来判断不同液体的吸热能力，燃料的种类也必须相同，故A错误； BCD、比较不同燃料的热值，根据控制变量法，要使用质量相同的不同燃料完全燃烧后使相同质量的同种液体吸热，通过比较液体升高的温度，根据Q=cmΔt，得出不同燃料放出热量的多少， 根据转换法可知，实验中煤油和水吸热的多少是通过加热时间的长短来反映，故BC错误，D正确。 故选：D。 9．（2025•富顺县校级一模）在“比较不同物质的吸热能力”实验中，小源用如图甲所示的同一个实验装置分别加热200g的水和煤油，用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图乙，加热3min.刚好消耗了4g酒精。若单位时间内水吸收的热量与煤油吸收的热量相等，已知c水=4.2×103J/（kg•℃），q酒精=3×107J/kg，下列分析正确的是（　　） A．煤油的末温比水的高，所以吸热能力更强 B．煤油的比热容是2.8×103J/（kg•℃） C．该酒精灯的加热效率为100% D．加热4min，煤油吸收热量3.36×104J 【答案】D 【解析】解：A．由图可知，加热相同的时间，即吸收相同的热量，煤油升高的温度较高，煤油吸热能力弱，故A错误； B．加热4min时，二者吸收热量相等，煤油升高温度Δt煤油=100℃-20℃=80℃，水升高的温度Δt水=60℃-20℃=40℃，水和煤油的质量相等，由可知，升高的温度与比热容成反比，煤油的比热容：，故B错误； C．酒精燃烧3min消耗4g酒精，放出的热量Q放=m酒精q酒精=4×10-3kg×3×107J/kg=1.2×105J 由图乙可知，加热2min水的温度升高到40℃，加热4min水的温度升高到60℃，则加热3min水的温度升高到50℃，所以加热3min水升高的温度为Δt水′=50℃-20℃=30℃，水吸收的热量Q吸=c水m水Δt水′=4.2×103J/（kg•℃）×0.2kg×30℃=2.52×104J，该酒精灯的加热效率为 ，故C错误； D．加热4min，200g煤油吸热温度升高Δt煤油=100℃-20℃=80℃，吸收的热量Q煤油=c煤油mΔt煤油=2.1×103J/（kg•℃）×0.2kg×80℃=3.36×104J，故D正确。 故选：D。 10．（2025•新吴区一模）小张用相同的酒精灯分别对质量均为200g的水和甲液体进行加热，8min内各消耗酒精4g，用得到的实验数据绘制出了如图所示的图像。若单位时间内两液体吸收的热量相等，酒精的热值为3×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），则下列说法正确的是（　　） A．升高相同温度时，水和甲液体吸收的热量相等 B．甲液体在4min内吸收的热量为1.2×105J C．甲液体的比热容为2.4×103J/（kg•℃） D．酒精灯的加热效率为21% 【答案】D 【解析】解：B、由图知，8min内，水的初温为10℃、末温为40℃，水吸收的热量： Q吸=c水m水Δt水=4.2×103J/（kg•℃）×0.2kg×（40℃-10℃）=2.52×104J，4min内，水吸收的热量为：Q吸′=Q吸=×2.52×104J=1.26×104J，由题知，单位时间内另一种液体吸收的热量与水吸收的热量相等，所以甲液体吸收的热量也是1.26×104J，故B错误；C、由图知，4min内，甲液体的初温为20℃、末温为50℃，由Q吸=cmΔt可得：，故C错误； A、水和甲液体的质量相同，水的比热容大于甲的比热容，由Q吸=cmΔt可知，两液体升高相同的温度，比热容大的水，吸收热量较多，故A错误； D、消耗酒精4g放出的热量：Q放=qm酒精=3×107J/kg×4×10-3kg=1.2×105J，酒精灯的加热效率： ，故D正确。 故选：D。 二．填空题（共4小题） 11．（2024秋•邯郸期中）将质量为10kg的水由10℃加热到30℃，吸收的热量是________J，若这些热量由酒精完全燃烧提供，至少需要________g酒精。[水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），酒精的热值是3×107J/kg] 【答案】8.4×105；28。 【解析】解：由题意及比热容公式可得，水吸收的热量为： Q吸=cm水（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（30℃-10℃）=8.4×105J； 由题意可知，Q放=Q吸=8.4×105J， 根据热值计算公式Q放=mq可得，若这些能量由酒精完全燃烧提供，需要酒精为： 故答案为：8.4×105；28。 12．（2024秋•丰润区期中）人类的发展史也是利用燃料的历史，从干木柴、煤炭、液化气到天然气；天然气的应用是当今的主流；完全燃烧0.28m3的天然气可以放出________J的热量，若这些热量30%被水吸收，可让________kg得水温度升高20℃。[已知天然气热值q=3.0×107J/m3，水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】8.4×106；30。 【解析】解：完全燃烧0.28m3的天然气放出的热量： Q放=Vq=0.28m3×3.0×107J/m3=8.4×106J； 由题知，水吸收的热量： Q吸=30%×Q放=30%×8.4×106J=2.52×106J； 由Q吸=cmΔt可知，水的质量： 故答案为：8.4×106；30。 13．（2024秋•沧县期中）小明用天然气灶烧开一壶水使用了0.004m3天然气，这些天然气完全燃烧放出的热量为________J，这是通过________改变水的内能的。（q天然气=3.2×107J/m3） 【答案】1.28×105；热传递。 【解析】解：这些天然气完全燃烧放出的热量为： 用天然气灶烧水时，水从火焰中吸收热量，内能增加，是通过热传递改变水的内能的。 故答案为：1.28×105；热传递。 14．（2024秋•任泽区期中）小越参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为________J/kg，如果用掉一半后，干木柴的热值将________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】1.2×107；不变。 【解析】解：（1）由Q放=mq可得，。 （2）热值是燃料的特性，其大小与燃料的质量无关，用掉一半后，干木柴的热值仍为1.2×107J/kg。 故答案为：1.2×107；不变。 三．实验探究题（共2小题） 15．（2024秋•邯郸期中）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表所示。 燃烧前水的温度t1/℃ 燃烧后水的温度t2/℃ 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】（1）燃料的质量；（2）自下而上；内能；水温升高的多少；（3）煤油。 【解析】解：（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）酒精灯需用外焰加热，温度计的玻璃泡要全部浸入被测液体，不能碰到容器底和容器壁，所以要放好酒精灯，再固定铁圈的高度，安装实验器材时，应按照自下而上顺序进行；燃料燃烧放出的热量，水吸收热量，通过热传递方式使水的内能增大，温度升高；由于燃料的热值不能直接测量，所以通过水温升高的度数大小来体现燃料的热值大小； （3）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，燃料的热值越多，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。 故答案为：（1）燃料的质量；（2）自下而上；内能；水温升高的多少；（3）煤油。 16．（2024秋•赵县期中）如图所示，甲、乙、丙三个实验装置完全相同，燃料的质量均为10g，烧杯内液体的质量都相同。 （1）若比较不同燃料的热值应选择________两个装置；比较不同物质的吸热本领应选择________两个装置；（选填装置序号：甲、乙、丙） （2）在“比较不同燃料的热值”的实验中，燃料燃烧放出的热量的多少，是通过________ （选填“温度计上升示数”或“加热时间”）来反映的。 （3）同学们选择其中两图探究“不同物质的吸热本领”，并绘制了温度随时间变化关系图，如图丁所示，由此可以判断：________（选填“a”或“b”）物质的吸热能力较强。 【答案】（1）甲、乙；甲、丙；（2）温度计示数的变化；（3）b。 【解析】解：（1）比较不同燃料的热值应选择燃料不同，被加热的液体相同，故选择甲和乙两个装置进行实验；比较不同物质的比热容应选择相同的加热装置，让燃料相同，被加热物质不同，故要选择甲、丙两个装置；两个实验器材的选择都用到了控制变量法。 （2）在“比较不同燃料的热值”的实验中，燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过温度计示数的变化来反映的，这种研究问题的方法叫做转换法。 （3）质量相同的物质吸收相等的热量，温度升高量越小，物质吸热能力越强，在本实验中，发现液体a加热相同时间温度上升得较多，b液体温度升高的小，说明b物质的吸热能力较强。故答案为：（1）甲、乙；甲、丙；（2）温度计示数的变化；（3）b。 四．计算题（共4小题） 17．（2024秋•南海区期中）如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2kg初温为25℃的水，用卡式炉加热至100℃，消耗了25g丁烷气体（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），丁烷的热值为4.8×107J/kg）。求： （1）水吸收的热量； （2）丁烷完全燃烧放出的热量； （3）卡式炉的加热效率。 【答案】（1）水吸收的热量是6.3×105J； （2）丁烷完全燃烧放出的热量是1.2×106J； （3）卡式炉的加热效率是52.5%。 【解析】解：（1）水吸收的热量为： （2）丁烷完全燃烧放出的热量为： （3）卡式炉的加热效率为： 答：（1）水吸收的热量是6.3×105J； （2）丁烷完全燃烧放出的热量是1.2×106J； （3）卡式炉的加热效率是52.5%。 18．（2024秋•东台市期中）如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2kg初温为30℃的水，用卡式炉加热至100℃，消耗了25g丁烷气体（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），丁烷的热值为4.8×107J/kg）。求： （1）水吸收的热量； （2）卡式炉的加热效率。 【答案】（1）水吸收的热量是5.88×105J； （2）卡式炉的加热效率是49%。 【解析】解：（1）水吸收的热量： （2）燃料放出的热量： 卡式炉的加热效率： 答：（1）水吸收的热量是5.88×105J； （2）卡式炉的加热效率是49%。 19．（2024秋•镇江期中）如图甲所示的轿车，采用氢气燃料工作，发动机的效率为50%。某次，该轿车在水平路面上以恒定功率P做直线运动，v-t图像如图乙所示。已知汽车（包括司乘人员）的总质量为1500kg，汽车行驶过程中所受阻力大小平均为车重的0.1倍，氢气的热值取q氢气=1.5×108J/kg，取g=10N/kg。求： （1）汽车所受阻力的大小； （2）在10～15s内汽车牵引力做的功W1； （3）该轿车保持此功率持续行驶1h，需要消耗多少氢气？ 【答案】（1）汽车所受阻力的大小为1500N； （2）在10～15s内汽车牵引力做的功为7.5×104J； （3）该轿车保持此功率持续行驶1h，需要消耗0.72kg的氢气。 【解析】解：（1）由题意可知，汽车所受阻力的大小： f=0.1G=0.1mg=0.1×1500kg×10N/kg=1500N； （2）由图乙可知，在10～15s内汽车做匀速直线运动，所受牵引力与阻力平衡，大小相等， 即牵引力：F=f=1500N，故在10～15s内汽车牵引力做的功： W1=Fs=Fvt=1500N×10m/s×（15-10）s=7.5×104J； （3）该轿车的功率：P=Fv=1500N×10m/s=1.5×104W，该轿车保持此功率持续行驶1h做的有用功： ，根据可得，氢气完全燃烧需要放出的热量：，根据Q放=mq可得，需要消耗氢气质量：。 答：（1）汽车所受阻力的大小为1500N； （2）在10～15s内汽车牵引力做的功为7.5×104J； （3）该轿车保持此功率持续行驶1h，需要消耗0.72kg的氢气。 20．（2024秋•分宜县期中）我国第一款自主品牌的高端豪华轿车“红旗HQ3”在某段平直公路上进行测试，汽车以18m/s的速度匀速行驶了5min，消耗燃油0.3kg，汽车发动机的牵引力是1000N。燃油的热值为4.5×107J/kg。 求：（1）消耗的燃油完全燃烧产生的热量Q放； （2）发动机所做的功W； （3）发动机的能量转化效率η。 【答案】（1）消耗的燃油完全燃烧产生的热量为1.35×107J； （2）发动机所做的功为5.4×106J； （3）发动机的能量转化效率为40%。 【解析】解：（1）消耗的燃油完全燃烧产生的热量：Q放=mq=0.3kg×4.5×107J/kg=1.35×107J； （2）汽车行驶的距离为：s=vt=18m/s×5×60s=5400m， 发动机牵引力做的功：W=Fs=1000N×5400m=5.4×106J； （3）发动机的能量转化效率为：。 答：（1）消耗的燃油完全燃烧产生的热量为1.35×107J； （2）发动机所做的功为5.4×106J； （3）发动机的能量转化效率为40%。 4 5 3 学科网（北京）股份有限公司 $$