14.3 热机的效率-2025-2026学年人教版（2024）九年级全一册物理

2025-2026学年人教版（2024）九年级全一册物理 14.3热机的效率 知识点 1.热值 （1）概念：某种燃料 燃烧放出的热量与其质量之比。 （2）公式：q＝ ；变形公式：Q＝ （固体、液体燃料）或Q＝ （气体燃料）。 （3）单位： （固体、液体燃料）或 （气体燃料）。 2. 热机的效率 （1）概念：用来做 的这部分能量，与燃料 燃烧放出的热量之比。 （2）公式：η＝Q有用/Q总＝W有用/Q总 3. 提高热机效率的途径 （1）使燃料尽可能 燃烧，如把煤磨成 状后用空气吹进炉膛。 （2）机件间保持良好的润滑，减小因克服 而额外消耗的能量。 （3）在热机的各种能量损失中， 带走的能量最多，设法利用废气的热量，如热电站。 4.计算 （1） 燃料燃烧加热：η＝Q有用/Q总；Q有用=cm物Δt；Q总=m燃料q （2） 燃料燃烧做功：η＝W有用/Q总；η＝W有用/Q总＝Fs/mq。 核心知识点1 热值是燃料本身的特性，只由燃料的种类、状态决定，与燃料的质量、是否完全燃烧等无关，可用q＝Q/m计算，但不由Q、m决定。燃料燃烧是化学能转化为内能。 核心知识点2 ①由于热机在工作过程中总有能量损失（能量损失的主要途径：废气损失、散热损失、机械损失），所以热机效率总小于1。 ②热机效率与功率无关。 课后巩固 1． 关于燃烧的热值，以下说法正确的是（　　） A．燃烧的热值与燃料的种类有关系，与燃烧的质量和燃烧状况无关 B．燃烧1千克某种燃料放出的热量就是这种燃料的热值 C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大 D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的大 2．为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是（　　） A．尽量使燃料充分燃烧 B．尽量减少热机部件间的摩擦 C．尽量减少废气带走的热量 D．尽量增加热机的工作时间 3．有经验的柴油机维修师，不用任何仪器，只是靠近柴油机排气管口观察和用鼻子闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果。在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断正确的是（　　） A．尾气的温度越高，柴油机越节能 B．尾气的温度越低，柴油机越节能 C．尾气的柴油味越浓，柴油机越节能 D．尾气的颜色越黑，柴油机越节能 4．前不久，据河南南阳炒作很热的“水氢发动机”的宣传说，“水氢发动机”可以利用水来制取氢气，从而为发动机提供高能燃料。中央电视台对此作了专题报道，认为目前的技术尚不成熟，所谓的“水氢发动机”要真正投入使用还有很长的路要走。对此，下列分析不正确的是（　　） A．氢气燃烧无污染是“水氢发动机”备受关注的原因之一 B．氢气是发动机的一种理想燃料，是因为氢气的热值大 C．“水氢发动机”是利用内能做功的机械 D．目前利用水制取氢气耗能高，因此“水氢发动机”的效率很高 5. 汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量向图。下列有关说法正确的是（　）    A．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高 B．由乙图可知该汽油机的效率是30% C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值 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 6.A、B两种燃料，完全燃烧时能放出热量之比QA：QB＝5：3，它们的热值之比qA：qB＝2：3，则两种燃料的质量之比是（　　） A．10：9 B．9：10 C．5：2 D．2：5 7．甲、乙两台柴油机，甲的效率低于乙的效率，意义是（　　） A．甲的功率大于乙的功率 B．甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料 C．乙将燃料燃烧放出的能变成有用功的那部分能的比例比甲大 D．工作相同时间甲消耗的燃料一定比乙少 8．酒精灯中的酒精被使用掉一半后，下列关于酒精的判断正确的是（　　） A．质量减小一半，密度减小一半 B．密度不变，比热容减小一半 C．比热容减小一半，热值不变 D．比热容和热值均保持不变 9．如图所示是完全燃烧A、B两种燃料的质量与放出的热量的图象，由图象可知，A、B两种燃料的热值大小关系是（　　） A．qA＜qB B．qA＝qB C．qA＞qB D．无法比较 10．小叶看见面点师傅将面拉成长条，放入滚烫的油中就炸出了香脆可口的油条，于是很想了解油的吸热能力。在老师指导下，他用酒精灯分别加热质量为50g、初温为20℃的油和水，记录的相关数据如下表所示。若单位时间内油吸收的热量与水吸收的热量相等，酒精的热值为3×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。下列说法正确的是（　　） 加热时间（min） 消耗酒精（g） 末温（℃） 油 2 1 88 水 2 1 50 A．2min内油吸收的热量为3×104J B．他使用的酒精灯的加热效率为21% C． 油的末温比水的高，所以吸热能力更强 D．油的吸热能力与其吸收的热量多少有关 11.2024世界内燃机大会上，潍柴动力发布了由我国自主研制全球首款热机效率为53.09%的柴油机，创造了当今世界内燃机领域最高的热机效率，下表是四款柴油机的效率。柴油的热直为4.5×107J/kg，下列说法正确的是（　　） 柴油机型号 初代柴油机 潍柴动力柴油机 2020年 2022年11月 2024年 热机效率 约38% 50.23% 52.28% 53.09% A.随着科技发展，柴油机效率可以达到100% B.初代柴油机废气带走的能量一定比潍柴动力柴油机多 C.2024年潍柴动力柴油机消耗1kg的柴油，输出的有用功约为3×107J D.若四款柴油机输出的有用功相同，则初代柴油机消耗的柴油最多 12．食物也是一种燃料，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量，这种过程没有火焰，但　 　 能同样可以转化为内能，因此人的体温保持在37℃左右。一盒标有“能量：360kJ/100mL”的牛奶，其中“能量”的含义跟 　 　 （填“内能”、“热量”、“热值”）相似。100mL牛奶的能量相当于完全燃烧 　 　 g干木柴放出的热量。（干木柴的热值为1.2×107J/kg） 13．“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力。同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的　 　 很大。以10倍的关系粗略计算，1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为　 　 J，这些热量可以使　 　 kg的水从20℃加热至100℃[c＝4.2×103J/（kg•℃）q煤气＝4.2×107J/kg]。 14．标准大气压下完全燃烧0.042m3的煤气放出的热量是　 　 J．若50%的热量被水吸收，能使质量为2.5kg初温为25℃的水升高　 　 ℃．[q煤气＝4.0×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 15．高州新建的小区都接入了管道天然气，让很多家庭都用上了天然气。与传统燃料相比，天然气的优点是：　 　 （写出一条即可）。小莉通过燃烧天然气将体积为2L、初温为20℃的水加热到70℃，此过程中的加热效率为60%，水吸收的热量是　 J，此过程需要消耗的天然气为 　 m3。[已知107J/m3] 16．最近，云南某地因为焚烧秸秆引发火灾。为了节能环保，政府部门禁止野外焚烧秸秆，将秸秆回收再利用，既可产生沼气，又可产生肥料。完全燃烧0.07m3沼气，产生的热量为 　 J，若用这些热量来烧水，能将质量为2kg、初温为50℃的水加热到沸腾（一个标准大气压下），则烧水的效率是 　 。（q沼气＝2×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）） 17．如图所示是四冲程内燃机工作循环中的 　 冲程。若此内燃机1s内对外做功20次，则曲轴的转速是 　 r/min。在一个工作循环中消耗了20g汽油（q汽油＝4.6×107J/kg），若这台汽油机的效率为30%，则一个工作循环中输出的有用机械能为 　 J。 18．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量和初温也相同； （1）比较不同燃料的热值，可以选择　 　 两个装置；燃料燃尽后通过记录　 　 （加热时间/液体升高的温度）来比较两种燃料热值大小； （2）比较液体a和液体b的吸热能力 ①在设计实验方案时，以下需要控制的变量，你认为其中多余的是　 　 ； A．采用的加热方式 B．燃料的质量 C．液体a和液体b的质量 D．盛放液体a和液体b的容器 ②实验时，记录数据如下表： 加热时间/min 0 1 2 3 4 5 6 液体a的温度 25 26 27 28 29 30 31 液体b的温度 25 27 29 31 33 35 37 人们通常用两种方法来比较液体a和液体b的吸热能力。方法A：加热相同的时间，比较升高的温度；方法B：升高相同的温度，比较加热的时间。物理学用比热容描述物质的吸热能力，这种方法与方法　 　 （A/B）是相同的。若液体a的比热容为4.2×103J/（kg•℃），由表格数据可知，液体b的比热容是　 　 J/（kg•℃）； ③如果用“单位质量的某种物质吸收（或放出）1J的热量所升高（或降低）的温度Δt”来比较物质的这种物理属性，用符号K来表示，则液体a的K值　 （大于/小于/等于）液体b的K值。 19．一辆氢气动力试验汽车10min内在平直路面上匀速行驶了1.2×104m，消耗了0.15kg的氢气。此过程中汽车发动机产生的牵引力为1.0×103N（氢气的热值取1.4×108J/kg）。则： （1）氢气燃烧产生的热量； （2）汽车的牵引力做的功； （3）汽车发动机的效率。 20．我国北方地区不少家庭浴室使用燃气热水器提供热水，小涛家安装了天然气热水器，已知水进入热水器前的温度是20℃，洗澡时热水器输出热水的温度设定为40℃；水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），求： （1）如果小涛洗一次澡用热水50L，水从热水器中吸收了多少热量？ （2）若小涛洗一次澡天然气表的示数由367.89m3变为368.04m3．已知天然气的热值为q＝4×107J/m3，天然气完全燃烧放出多少热量？ （3）根据上述数值，这个天然气热水器的热效率是多少？ 答案 知识点 1.（1）完全；（2）Q/m（或Q/V）；qm；qV。（3）J/kg；J/m3。 2.有用功；完全。 3.（1）完全；粉末。（2）摩擦。（3）废气。 课后巩固 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 A D B D A C C D C B D 12．化学；热值；30。 13．热值；4.2×108；1250。 14．1.68×106；75。 15．污染小；4.2×105；0.032。 16．1.4×106；30%。 17．做功；2400；2.76×105。 18．（1）甲、丙；液体升高的温度；（2）B；B；2.1×103；小于。 19．解：（1）氢气完全燃烧放出的热量： Q放＝mq＝0.15kg×1.4×108J/kg＝2.1×107J， （2）牵引力所做的功： W＝F牵s＝1.0×103N×1.2×104m＝1.2×107J； （3）汽车发动机的效率： η100%≈57.1%。 20．解：（1）已知V＝50L＝0.05m3， 由ρ得：水的质量m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.05m＝50kg， 水吸收的热量： Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（40℃﹣20℃）＝4.2×106J； （2）天然气释放的能量Q＝qV＝4×107J/m3×（368.04m3﹣367.89m3）＝6×106J； （3）该热水器的热效率η100%100%＝70%。 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $