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

第3节　热机的效率 知识点1　燃料的热值 1.（河北保定月考）2023年5月30日，神舟十六号载人飞船在酒泉卫星发射中心，由长征二号F改进型遥十六运载火箭发射升空。火箭使用燃料必须具备的特点是(　A　) A．较大的热值 B．较低的沸点 C．较大的比热容 D．较高的凝固点 2.煤的热值大于干木柴的热值，这里是指(　D　) A．煤比干木柴含有的热量多一些 B．烧煤比烧干木柴产生的温度高一些 C．烧煤比烧干木柴产生的热量多一些 D．要使它们放出相同的热量，烧煤用的质量较少 3.一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106 J，这些能量相当于完全燃烧0.55 kg干木柴才能得到，则干木柴的热值为　1.2×107 J/kg　，如果用掉一半后，干木柴的热值将变为　1.2×107 J/kg　。 4.下表列出了几种燃料的热值，单位是J/kg。 干木柴 无烟煤 酒精 煤油 氢气 1.2×107 3.4×107 3.0×107 4.6×107 1.4×108 从表中可以看出酒精的热值是3.0×107 J/kg，表示的物理意义是　1 kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107 J　；那么完全燃烧1 g的酒精可放出热量　3.0×104　J；放出相同的热量，完全燃烧干木柴与氢气的质量之比是　35∶3　。 知识点2　热机的效率 5.（河北石家庄期中）甲汽车的效率为35%，乙汽车的效率为30%，这说明了(　C　) A．甲车比乙车的功率大 B．甲车比乙车做的有用功多 C．要得到相同的机械能，甲车消耗的燃料少 D．消耗同样多的汽油，甲车得到的机械能少 6.（河北石家庄校级期中）如图为内燃机的能量流向图，热机效率等于(　C　) A． B． C. D． 由热机的效率定义可知，热机效率为做有用功的能量E4与燃料完全燃烧释放的能量E1的比值，即η＝。 7.提高热机的效率的有效途径是(　B　) A．采用优质的燃料 B．减少热机的各种热损失，保证良好的润滑 C．降低热机的效率 D．避免使用热机 8.　热机的效率　是热机性能的一个重要指标。有一热机，若一部分燃料完全燃烧时，放出的能量为8×103 J，其中用来做有用功的那部分能量为3×103 J，该热机的效率是　37.5%　。 9.关于燃料的热值，下列说法正确的是(　D　) A．燃料完全燃烧时放出的热量是燃料的热值 B．燃料热值大小与燃料的种类和质量有关 C．热值大的燃料比热值小的燃烧时放出的热量多 D．燃料的热值大小与燃料的燃烧程度和质量均无关 10.如图所示为甲、乙两汽油机的数据。两者相比，下列说法正确的是(　D　) 　　 A．甲汽油机效率较大 B．乙汽油机效率较小 C．乙汽油机的燃料燃烧放出的能量多 D．两汽油机产生的有用机械能一样多 阴影部分为有用的机械能，空白部分为损耗的能量。甲的效率为25%，乙的效率为30%，因此乙的效率较大，故A、B错误；甲损耗的能量为1 800 J，占75%，则甲汽油机的燃料燃烧放出的总能量为W甲总＝＝2 400 J，产生的有用机械能为W甲有用＝2 400 J－1 800 J＝600 J，同理，乙汽油机的燃料燃烧放出的总能量为W总乙＝＝2 000 J，产生的有用机械能为W乙有用＝2 000 J－1 400 J＝600 J，因此甲汽油机的燃料燃烧放出的能量多，两汽油机产生的有用机械能一样多，故C错误，D正确。 11.“氢能源”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力。1 kg“氢能源”完全燃烧放出的热量有21%被水吸收，可以使　143　 kg的水从20 ℃升高到70 ℃。“氢能源”的优势：　不污染环境　（写出一个即可）。【水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，氢的热值是1.43×108 J/kg】 1 kg“氢能源”完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝1 kg×1.43×108 J/kg＝1.43×108 J，水吸收的热量：Q吸＝Q放×η＝1.43×108 J×21%＝3.003×107 J，水从20 ℃升高到70 ℃，则水的质量：m＝＝＝143 kg；“氢能源”燃烧过程中释放出的尾气不会污染环境，有利于环保。 12.（河北保定期中）保定市部分公交车用天然液化气为燃料，其主要成分就是甲烷，热值为4.8×107 J/m3。如果一辆公交车满载乘客时总质量是8×103 kg，那么14 m3甲烷气体完全燃烧产生的能量可供公交车满载时以36 km/h的速度匀速行驶140 min。匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的，求：（g取10 N/kg） (1)这段时间内公交车牵引力所做功的功率多大？ (2)若14 m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量被水完全吸收，则能将多少千克的水从0 ℃加热到刚沸腾？［c水＝4.2×103 J/(kg·℃)］ (3)这段时间内公交车发动机的效率是多大？ (1)公交车满载时所受的重力 G总＝m总 g＝8×103 kg×10 N/kg＝8×104 N 因公交车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，公交车受到的牵引力 F＝Ff＝G＝0.05×8×104 N＝4 000 N， 公交车匀速行驶的速度 v＝36 km/h＝10 m/s， 这段时间内公交车牵引力做功的功率 P＝＝＝Fv＝4 000 N×10 m/s＝4×104 W； (2)14 m3的甲烷气体完全燃烧所产生的热量 Q放＝Vq＝14 m3×4.8×107 J/m3＝6.72×108 J 由题知，水吸收的热量 Q吸＝Q放＝6.72×108 J 标准大气压下水的沸点为100 ℃，由Q吸＝cm(t－t0)可知，加热水的质量 m＝＝＝1 600 kg。　 (3)由P＝可知，这段时间内公交车牵引力所做的功 W＝Pt＝4×104 W×140×60 s＝3.36×108 J 这段时间内公交车发动机的效率 η＝×100%＝×100%＝50% 答：(1)这段时间内公交车牵引力所做功的功率为4×104 W； (2)若14 m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量被水完全吸收，则能将1 600 kg的水从0 ℃加热到刚沸腾； (3)这段时间内公交车发动机的效率是50%。 13.（科学思维）（云南中考）中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。 表1 比较项 第1代 第2代 第3代 第4代 燃料 氧气和汽油混合 偏二甲肼 煤油 液态氢 氧化剂 四氧化二氮 液态氧 液态氧 表2 燃料 热值 燃料 热值 汽油 4.6×107 J/kg 煤油 4.6×107 J/kg 柴油 4.3×107 J/kg 氢 1.4×108 J/kg (1)使用氢作为燃料的主要优点是　热值大　和　无污染　。 (2)某火箭发射时携带了3×104 kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为20 ℃的水加热至沸腾？［c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，当地大气压为标准大气压］ (3)氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以70 kW的功率匀速行驶0.5 h，消耗了2 kg燃料，求该发动机的效率。 运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的燃料时，氢可以释放出更多的热量，另外氢气燃烧的生成物是水，不会造成污染。 (2)3×104 kg液态氢完全燃烧释放的热量Q＝mq＝3×104 kg×1.4×108 J/kg＝4.2×1012 J， 标准大气压下水的沸点为100 ℃，水的质量m′＝＝ ＝ 1.25×107 kg； (3)氢能源车所做的功W＝Pt＝70 000 W×0.5×3 600 s＝1.26×108 J， 2 kg燃料完全燃烧释放的热量Q′＝m″q＝2 kg×1.4×108 J/kg＝2.8×108 J， 该发动机的效率η＝×100%＝×100%＝45%。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节　热机的效率 知识点1　燃料的热值 1.（河北保定月考）2023年5月30日，神舟十六号载人飞船在酒泉卫星发射中心，由长征二号F改进型遥十六运载火箭发射升空。火箭使用燃料必须具备的特点是( ) A．较大的热值 B．较低的沸点 C．较大的比热容 D．较高的凝固点 2.煤的热值大于干木柴的热值，这里是指( ) A．煤比干木柴含有的热量多一些 B．烧煤比烧干木柴产生的温度高一些 C．烧煤比烧干木柴产生的热量多一些 D．要使它们放出相同的热量，烧煤用的质量较少 3.一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106 J，这些能量相当于完全燃烧0.55 kg干木柴才能得到，则干木柴的热值为 ，如果用掉一半后，干木柴的热值将变为 。 4.下表列出了几种燃料的热值，单位是J/kg。 干木柴 无烟煤 酒精 煤油 氢气 1.2×107 3.4×107 3.0×107 4.6×107 1.4×108 从表中可以看出酒精的热值是3.0×107 J/kg，表示的物理意义是 ；那么完全燃烧1 g的酒精可放出热量 J；放出相同的热量，完全燃烧干木柴与氢气的质量之比是 。 知识点2　热机的效率 5.（河北石家庄期中）甲汽车的效率为35%，乙汽车的效率为30%，这说明了( ) A．甲车比乙车的功率大 B．甲车比乙车做的有用功多 C．要得到相同的机械能，甲车消耗的燃料少 D．消耗同样多的汽油，甲车得到的机械能少 6.（河北石家庄校级期中）如图为内燃机的能量流向图，热机效率等于( ) A． B． C. D． 7.提高热机的效率的有效途径是( ) A．采用优质的燃料 B．减少热机的各种热损失，保证良好的润滑 C．降低热机的效率 D．避免使用热机 8. 是热机性能的一个重要指标。有一热机，若一部分燃料完全燃烧时，放出的能量为8×103 J，其中用来做有用功的那部分能量为3×103 J，该热机的效率是 。 9.关于燃料的热值，下列说法正确的是( ) A．燃料完全燃烧时放出的热量是燃料的热值 B．燃料热值大小与燃料的种类和质量有关 C．热值大的燃料比热值小的燃烧时放出的热量多 D．燃料的热值大小与燃料的燃烧程度和质量均无关 10.如图所示为甲、乙两汽油机的数据。两者相比，下列说法正确的是( ) 　　 A．甲汽油机效率较大 B．乙汽油机效率较小 C．乙汽油机的燃料燃烧放出的能量多 D．两汽油机产生的有用机械能一样多 11.“氢能源”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力。1 kg“氢能源”完全燃烧放出的热量有21%被水吸收，可以使 kg的水从20 ℃升高到70 ℃。“氢能源”的优势： （写出一个即可）。【水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，氢的热值是1.43×108 J/kg】 12.（河北保定期中）保定市部分公交车用天然液化气为燃料，其主要成分就是甲烷，热值为4.8×107 J/m3。如果一辆公交车满载乘客时总质量是8×103 kg，那么14 m3甲烷气体完全燃烧产生的能量可供公交车满载时以36 km/h的速度匀速行驶140 min。匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的，求：（g取10 N/kg） (1)这段时间内公交车牵引力所做功的功率多大？ (2)若14 m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量被水完全吸收，则能将多少千克的水从0 ℃加热到刚沸腾？［c水＝4.2×103 J/(kg·℃)］ (3)这段时间内公交车发动机的效率是多大？ 13.（科学思维）（云南中考）中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。 表1 比较项 第1代 第2代 第3代 第4代 燃料 氧气和汽油混合 偏二甲肼 煤油 液态氢 氧化剂 四氧化二氮 液态氧 液态氧 表2 燃料 热值 燃料 热值 汽油 4.6×107 J/kg 煤油 4.6×107 J/kg 柴油 4.3×107 J/kg 氢 1.4×108 J/kg (1)使用氢作为燃料的主要优点是 和 。 (2)某火箭发射时携带了3×104 kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为20 ℃的水加热至沸腾？［c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，当地大气压为标准大气压］ (3)氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以70 kW的功率匀速行驶0.5 h，消耗了2 kg燃料，求该发动机的效率。 学科网（北京）股份有限公司 $