第十四章 第3节 热机的效率-2025-2026学年新教材九年级上册物理同步辅导（人教版2024）

塞A向左运动，活塞A将热气缸中的工 作介质推入冷气缸并液化，活塞B又将工 作介质推回热气缸。如此反复。 【素养发展】 1.B点拨：如题图乙，扭转瓶子时，小林施加 的外力压缩瓶内的气体，机械能转化为内 能，这一过程与四冲程内燃机的压缩冲程 相似；当瓶盖被瓶内的气体冲出时，是瓶内 气体对瓶盖做功，内能转化为机械能，这一 过程与四冲程内燃机的做功冲程相似。 2.A点拨：堵塞进气口，切断吸气冲程，没有 空气助燃，柴油机便会停下来。 3.C点拨：内燃机工作时要排出尾气，尾气 的温度较高，还有一些有害物质，会造成大 气污染。内燃机工作时产生很大噪声，会 带来噪声污染。故选C。 4.做功下内机械1800 第3节热机的效率 【基础过关】 1.D点拨：热值是燃料的特性，其大小仅与 燃料的种类有关，而与燃料的质量和燃烧 程度无关，故AC错误；根据Q微=mq,可知 放出的热量与热值、质量有关，故B错误； 焦炭的热值是3.0×10J/kg,完全燃烧 1kg焦炭放出的热量为Qt=mg=1kg× 3.0×10J/kg=3.0×10J,故D正确。故 选D。 2.D点拔：尽量增加热机的工作时间，不一 定能让这些能量都充分利用，因此不一定 能提高热机效率，故A不可行；尽量增加废 气带走的热量，则可以利用的能量就减少， 因此热机效率降低，故B不可行：使用热值 大的燃料只能是在燃料质量相同时可多放 出热量，但不一定能让这些能量都充分利 用，因此不一定能提高热机效率，故C不可 行：减少各种能量损失、使燃料燃烧更充分 等，都可以提高燃料的利用率，即提高热机 的效率，故D做法可行。故选D。 3.C 4.D点拨：甲内燃机比乙内燃机的效率高说 明甲内燃机损耗的能量比例比乙内燃机损 耗的能量比例小，即甲内燃机把燃料燃烧 时释放的内能转化为机械能的比例较大： 与功率、热值、燃烧燃料的多少无关，故AB 错误，D正确：做相同的功，甲内燃机耗油较 少，与工作时间无关，故C错误。故选D。 5.D 6.7×107 等于 7.②③④4.3×10 8.1.2×107不变 9.解：完全燃烧5kg氢气所放出的热量 Q做=mg=5kg×1.4×108J/kg=7×10J. 10.解：(1)柴油完全燃烧放出的热量 Qt=mg袋=2kg×4.3×102J/kg=8.6× 10J. (2)这台柴油机的效率： ,W有=3.44X10】=40%。 Q放 8.6×10J 【能力提升】 1.B点拨：热值是燃料的特性，只与燃料的 种类有关，与燃烧情况、放出热量的多少无 关，故AC错误；使燃料燃烧更充分，可以 增加有效利用的能量，提高热机的效率，故 B正确：热值取决于燃料的种类，与外界条 件无关：而燃料的燃烧情况、能量的损失都 会影响热机效率，故D错误。故选B。 2.BC 3.A点拨：燃料燃烧得充分，可以增加有效 利用的能量，提高热机的效率，故A正确： 热值只跟燃料的种类有关，燃料和压缩空 气混合后，燃料的种类不变，燃料的热值不 变，故B错误；压气机压缩空气，对空气做 功，机械能转化为内能，空气的内能增加， 故C错误；高温高压气体推动涡轮转动时， 将内能转化为机械能，故D错误。 4.B 5.D点拨：由题图，可知甲汽油机的效率为 25%,乙汽油机的效率为30%，所以甲汽油 机的效率较低，故A、B错误：甲汽油机燃料 燃烧放出的能量Q甲=1800J=2400J, 75% 乙汽油机燃料燃烧放出的能量Q做乙= 1400J=2000J,故C错误；甲汽油机产生 70% 的有用机械能W=1,800×25%=600J, 75% 乙汽油机产生的有用机械能W2=1400!× 70% 30%=600J,故D正确。 6.(1)质量(2)全部燃烧温度计示数 (3)不能(4)C 7.解：(1)水吸收的热量 Q展=c水m水(t一to)=4.2×103J/(kg·℃)× 2kg×(100℃-20℃)=6.72×10J。 (2)天然气完全燃烧释放的热量 Qt=qV=4.0×10J/m3×0.04m3=1.6× 10J. (3)该天然气灶烧水的效率 _Q题=6.72X10」=42%。 1-Q=1.6×10J 8.解：(1)水吸收的热量 Q限=cn△t=4.2×103J/(kg·℃)X 100kg×50℃=2.1×107J。 (2)每天获得的太阳能 E=7.0×10J/h×8h=5.6×10J, 则太阳能热水器的效率 7是-0183.5%. (3)天然气完全燃烧放出的热量 Q微=Q级=2.1×10？J,又因为Q数=qV, 则需要完全燃烧天然气的体积 V=Q度=2.1X107J g3.5×107J/m =0.6m3。 9.解：(1)燃料完全燃烧放出的热量 Qt=qn=4.5×10J/kg×8kg=3.6×10J。 (2)运动路程 s=vt=50km/h×0.5h=25km=2.5× 10'm, 由图像，可知汽车速度为50km/h时，所受 阻力为4000N,由于汽车匀速行驶，汽车 的牵引力 F=f=4000N, 牵引力做的功 W=Fs=4000N×2.5×10m=1×108J. 增加的电能 W电=5.12×108J×10%=5.12×10J, 有用功W有m=W+W电=1×108J十5.12× 10J=1.512×108J, 内燃机的效率 题=1.512×10J=42%。 Q 3.6×108J 【素养发展】 1.C2.A 3.5.04×1050.0288热传递第3 节 热机的效率 知识梳理 1.我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其 (或gV) 质量之比，叫作这种燃料的热值。热值的单 2.热机工作时，用来做有用功的这部分能量， 位是焦每千克，符号是J/kg。某些气体燃 与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫作热机 料热值的单位是焦每立方米，符号是J/m。 燃料完全燃烧放出热量的计算公式：Q:=9m 的效率。热机效率的计算公式：。 Q战 基础过关 1.下列关于燃料的热值的说法正确的是( 5.如图14一3一1所示是内燃机的能量流向图， A.燃料燃烧越充分，其热值越大 其中对(1)和(2)最恰当的表述是( ) B.燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少 C.一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值 将减小 D.焦炭的热值是3.0×10J/kg,完全燃烧 燃料的 有用机械能 (1) 1kg焦炭能放出3.0×10？J的热量 2.热机效率是热机性能的重要指标。下列措施 图14-3-1 中，一定可以提高热机效率的是( A.(1)内能(2)机器散热 A.尽量增加热机的工作时间 B.(1)内能(2)废气带走的能量 B.尽量增加废气带走的热量 C.(1)化学能(2)机械损耗 C.尽量使用热值更大的燃料 D.(1)化学能(2)废气带走的能量 D.尽量减少热机部件的摩擦 6.氢气具有来源广，热值高，无污染等优点，氢气 3.完全燃烧1g氢气能释放出1.4×105J的热 的热值为1.4×10J/kg,完全燃烧0.5kg的 量，约是完全燃烧1g汽油释放热量的3倍， 氢气可放出 J的热量：若一罐氢气用 由此可知氢气比汽油() 去了一半，则剩余氢气的热值 (选填 A.内能大B.温度高C.热值大D.密度大 “大于”“等于”或“小于”)1,4×10J/kg 4.甲内燃机比乙内燃机的效率高，表示( 7.某柴油机工作一段时间后，油箱里的柴油没 A.甲内燃机的功率比较大 B.甲内燃机需要燃烧的燃料较少 有发生变化的是 (选填序号：①质 C.工作时间相同，甲内燃机耗油较少 量；②密度：③比热容；④热值)。完全燃烧 D.甲内燃机把燃料燃烧时释放的热量转化为 10kg柴油放出的热量Q:= Je 机械能的比例较大 (g袋=4.3×10J/kg) 8.一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为 10.某台柴油机工作过程中消耗了2kg柴油， 6.6×10°J,这些能量需要完全燃烧0.55kg的 但是这台柴油机只对外做功3.44×10？J,已 干木柴才能得到，则干木柴的热值为 知9柴油=4.3×102J/kg,求： J/kg,干木柴用掉一部分后，剩余干木柴的热 (1)这些柴油完全燃烧释放的热量： 值将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 (2)这台柴油机的效率。 9.已知氢气的热值是1.4×10“J/kg,完全燃烧 5kg的氢气所放出的热量是多少？ 能力提升 1.下列关于热值和热机效率的描述，正确的 压气体推动涡轮转动，从而输出动力。该发动 是() 机工作过程中的相关说法正确的是() A.使燃料燃烧更充分，可以增大热值 A.燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机效率 B.使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 越高 C,燃料燃烧释放的热量越多，热值越大 B.燃料和压缩空气混合后，燃料的热值增大 D,热值和热机效率都是定值，与外界条件无关 C.压气机压缩空气，空气的内能减小 2.(多选)2024年5月，我国首款百公斤级车载液 D.高温高压气体推动涡轮转动时，将机械能 氢系统“赛道1000”研制成功，可助力氢能重 转化为内能 卡突破1000公里续航里程，这是我国将液氢 4.已知干木柴的热值为1.2×10？J/kg,焦炭的 热值为3.0×10J/kg,如果完全燃烧干木柴 应用于交通运输领域的重大技术突破(q= 与完全燃烧焦炭放出的热量相等，则干木柴 1.4×10*J/kg)。下列说法正确的是( 的质量与焦炭的质量之比是() A.氢能重卡在加速冲刺消耗氢燃料的过程 A.2:5B.5:2C.4:1D.1:4 中，液氢的热值减小 5.如图14一3一2所示为甲、乙两汽油机正常工 B.用液氢作为燃料是因为液氢的热值大 作一个循环得出的数据。两者相比，下列说 C.完全燃烧100kg的液氢能释放1.4×10J 法正确的是( ) 的热量 口损耗的能量 D.氢能重卡的热机效率可高达100% □有用机械能 1800J 1400J 3.涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轴 30% 发动机，其大致工作过程是：空气通过进气道 759% 70 进人压气机，被压气机压缩后进入燃烧室与燃 甲 料混合，燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高 图14-3-2 A.甲汽油机效率较高 7.小林用天然气灶烧水，她把2kg的水从20℃ B.两汽油机效率一样 加热到100℃，消耗天然气0.04m。已知： C.乙汽油机的燃料燃烧放出的能量多 水的比热容为c*=4.2×103J/(kg·℃)，天 D.两汽油机产生的有用机械能一样多 然气的热值为g=4.0×10J/m3。求： 6.小吉学习了燃料的热值后，设计了一个实验 (1)水吸收的热量Q:: 来比较煤油和菜籽油的热值的大小关系。他 (2)天然气完全燃烧释放的热量Q做： 组装了如图14一3一3所示的装置进行实验， (3)该天然气灶烧水的效率。 用装有少量的煤油和菜籽油的两盏灯，分别 给两杯温度和质量都相同的水加热。 煤油灯 菜籽袖灯 8.如图14一3一4所示，某家庭太阳能热水器在 图14一3-3 被阳光照射时，平均每小时吸收7.0×10°J (1)实验前装入灯中的煤油和菜籽油的 的太阳能，若热水器每天吸收8h的太阳能， 必须相同。 可以使质量为100kg的水温度升高50℃。 (2)实验过程中，点燃两盏灯，在燃料 已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，天 (选填“燃烧相同时间”或“全部燃 然气的热值为3.5×10J/m。求： 烧”)后，比较 (选填“加热时 间”或“温度计示数”)来比较燃料燃烧放出 (1)水吸收的热量： (2)该太阳能热水器的效率： 的热量，从而比较两种燃料的热值的大小。 (3)在燃料燃烧过程中，如果两个烧杯中的水 (3)若这些水吸收的热量由天然气来提供，假 均已沸腾，则该实验 (选填“能” 设天然气完全燃烧放出的热量全部被水 或“不能”)比较两种燃料热值的大小。 吸收，则需要完全燃烧天然气的体积。 (4)小吉测出烧杯中水的质量及燃烧掉燃料 的质量，利用实验中测得的数据，算出了 煤油和菜籽油的热值，和燃料热值表中的 数值相比较发现偏小了很多，不可能的原 因是 A.煤油和菜籽油没有完全燃烧 图14-3-4 B.烧杯吸收了部分热量 C.测出的煤油和菜籽油的质量偏小 D.煤油和菜籽油燃烧放出的热散失到空 气中一部分 9.混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为 的功W,再结合蓄电池的电能增加，请计 汽车研究与开发领域的重点。某新型混合动 算内燃机的效率？是多少？ 力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮 测 6棋新 输送能量：当需要高速行驶或蓄电池电能过 5优沉 低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量， 4黑0 3 又可以给蓄电池充电。在某次测试中，消耗 200 1000 了8kg燃料，汽车以50km/h的速度匀速行 0203动抑布种m青 驶了0.5h,同时蓄电池的电能增加了10%（蓄 电池存储电能的能力为5.12×108J)。 图14-3-5 (1)若所用燃料的热值为4.5×10？J/kg,假 设测试过程中燃料完全燃烧，则放出的总 热量Q微是多少？ (2)该汽车的车速。与所受阻力f的关系如 图14一3一5所示，根据车速w可以分析 得到汽车的牵引力F,算出汽车牵引力做 素养发展 1.【科技与发展】如图14一3-6所示为朱雀二 B.1kg的汽油燃烧能够释放4.6×10J的能量 号遥二运载火箭在我国酒泉卫星发射中心发 C.换用热值较大的燃料，热机效率会提高 射升空的情景，这是世界上第一款成功将载 D.如果改进技术，汽油机的效率就可以达 荷送入预定轨道的液氧甲烷火箭。采用液氧 到100% 甲烷作为燃料主要是因为液氧甲烷() 然料完全燃烧放出的热量0 胶气33 冷却水3 摩擦与辐射7% 图14-3-7 图14-3-6 3.【生活中的物理】在标准大气压下，使用煤气 A.密度大 B.比热容大 灶将2kg的水从20℃加热到80℃，水吸收 C.热值大 D.易燃烧 2.【实瞬应用】汽车发动机一般是汽油机，汽油 的热量是 J,若不计热量损失，此过程 的热值为4.6×10？J/kg,若某汽油机的能量 需要完全燃烧 m的煤气，这是通过 流向如图14一3一7所示，则下列说法正确的 的方式增加了水的内能。[水的比热 是() 容c*=4.2×103J/(kg·℃)，煤气的热值 A.该汽油机的效率为30% 9g气=1.75×10J/m3]