14.4跨学科：热机效率与环境保护 2025-2026学年沪科版（2024）九年级全一册

14.4跨学科：热机效率与环境保护 知识点一：热值的概念 1．关于燃料的热值，以下说法中正确的是（　　） A．燃料燃烧时，质量越大，热值越大 B．燃烧1kg某种燃料放出的热量叫做这种燃料的热值 C．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关 D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小 2．2024年11月30日，长征十二号运载火箭在海南商业航天发射场成功首飞。推动“长十二”飞天的燃料是煤基航天煤油，这是煤基航天煤油首次应用于长征系列运载火箭，主要是由于煤基航天煤油的（　　） A．沸点高 B．熔点高 C．比热容大 D．热值大 3．2024年5月3日，长征五号遥八运载火箭在文昌航天发射场点火升空，托举嫦娥六号探测器飞向太空。火箭内的燃料燃烧一段时间后，该燃料的热值将（　　） A．变大 B．不变 C．变小 D．先变大后变小 4．关于燃料和热值，以下说法正确的是（　　） A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关 B．容易燃烧的燃料，热值一定大 C．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧干木柴放出的热量一定多 D．火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的比热容大 5．火箭用液态氢作为燃料，因为液态氢具有较高的　 　 （选填“热值”或“比热容”）；感冒发烧时可用冷毛巾给头部降温，是利用　 　 的方式改变内能。 6．藕粉圆子是盐城的传统美食，小鹿在家煮藕粉圆子时，他先把2kg、温度为20℃的水倒入燃气灶上的锅中加热，这是通过　 　 的方式增加了水的内能。当水温升高到30℃时，水吸收的热量为　 　 J，用天然气煮比用木材消耗的质量小，是因为天然气的　 　 比木材大（kg•℃）]。 知识点二：不同燃料热值大小的比较 1．如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的两种液体进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时液体升高的温度用Δt表示（液体未沸腾），下列说法正确的是（　　） A．若甲、乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，两个装置用来探究燃料的热值大小 B．若甲、乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，的值越大，液体的吸热能力越强 C．若甲、乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同，的值越大，燃料的热值越大 D．若甲、乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同的值越大，燃料的热值越大 2．如图是“比较不同燃料燃烧时放出的热量”的实验装置，图中的错误是 　 　 。纠正错误后进行实验，实验中应控制两只烧杯中液体的 　 　 相等，可通过比较 　 　 来反映碎纸片和酒精燃烧时放出热量多少。 3．为探究不同燃料燃烧放热能力的差异，小明设计了如图甲、乙所示的两组对比实验，实验装置完全相同。烧杯内水的初温、质量也都相同，实验中忽略热量的散失，且两种燃料燃烧时均匀放热。 （1）如图甲、乙所示的实验装置要按照 　 　 （选填“自上而下”或“自下而上””）的顺序进行组装。 （2）实验中应控制两种燃料 　 　 （选填“燃烧的时间”或“质量”）相同，燃料完全燃烧放出热量的多少是通过 　 　 （选填“加热的时间”或“水升高的温度”）来反映的。 （3）燃烧相同质量的燃料，记录燃烧时间和对应的水温；燃烧完后，画出水的温度随时间变化的关系图象如图丙所示。由图丙可知，热值较大的燃料是燃料 　 　 （选填“1”或“2”）。 知识点三：热值的计算 1．用图中的装置给水壶的水加热一段时间后，燃料燃烧放出的热量为8.3×105J，水吸收的热量为6.0×105J，炉具内的液体燃料减少了0.02kg，若这0.02kg的燃料完全燃烧，可以释放的热量为9×105J，则该液体燃料的热值是（　　） A．4.3×107J/kg B．3×107J/kg C．4.5×107J/kg D．4.5×103J/kg 2．2022年北京冬奥会和冬残奥会即将开幕，在比赛期间所有冬奥场馆将全部使用“绿电”，（“绿电”是指在发电过程中，二氧化碳排放量为零或趋近于零，比火力发电等其他方式对环境的影响大幅度减小）。这将是奥运史上首次实现全部场馆100%绿色电能供应，预计消耗“绿电”约4×108kW•h，可以节约1.28×108kg标准煤，减排二氧化碳3.2×108kg。若所节约的标准煤完全燃烧，则放出的热量约为（q标准煤约为2.9×107J/kg）（　　） A．3.7×1015J B．9.3×1015J C．3.7×1016J D．9.3×1016J 3．随着汽车科技的不断进步，混合动力汽车逐渐受到人们的青睐，它主要部件有：汽油机、蓄电池、电动机等，若汽油机完全燃烧5kg汽油，则可以释放 　 　 J的热量。（q汽油＝4.6×107J/kg） 4．科学处理垃圾可以实现综合热利用，如果科学处理1t垃圾能产生2.16×109J的电能，这些电能相当于完全燃烧 　 　 kg干木柴放出的热量。干木柴的热值取1.2×107J/kg。 知识点四：热机效率的计算 1．一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．汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%．机械摩擦损耗10%，则完全燃烧2g汽油（热值为4.6×107J/kg）获得的机械能是（　　） A．2.76×104J B．3.22×104J C．0.92×104J D．2.3×104 J 3．如图为某汽油机工作时的能量流向图，汽油的热值q取4.5×107J/kg。以下说法正确的是（　　） A．汽油未完全燃烧时的热值比完全燃烧时的小 B．完全燃烧10kg汽油可放出4.5×108J的热量 C．在做功冲程，该汽油机气缸中的气体内能增大 D．该汽油机工作效率可达65% 4．如图是国产新能源汽车中的一款插电式混合动力汽车，同时使用电动机和内燃机，其内燃机热效率最高可达43%；此外，其拥有快捷语音助手，可实现车外语音控制自动泊车和开关门等功能。分析该种新能源汽车，不是其提升热机效率的方法有（　　） A．尽量使用热值大的燃料 B．优化冲程控制，让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全 C．使用粘度低的机油进而减少热机内部各部件间的摩擦 D．车型设计中，采用高效传动和轻量化车身，进而减重 5．一辆载货汽车，在平直的公路上以90km/h的速度匀速行驶，匀速行驶6km消耗1.4kg汽油，汽车受到的阻力为4200N（汽油的热值为4.5×107J/kg）。完全燃烧1.4kg汽油放出热量为　 　 J；汽车匀速行驶过程中发动机的效率为　 　 。 6．如图所示的是一个卡式炉（内有便携燃气罐），罐内的燃料是丁烷。在煮锅内装入1.5kg初温为20℃的水，利用该卡式炉将水加热到100℃。若此过程中卡式炉烧水的效率是20%，则此次烧水消耗 了 　 　 g丁烷。[丁烷的热值q丁烷＝4.5×107J/kg，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 7．2024年北京内燃机博览会的现场，展出了这样一台与众不同的乘龙H5V6X2载货车产品，其搭载的发动机，来自玉柴K05H氢内燃发动机，这款发动机也是国内首台成功点火运行的氢内燃发动机。某次测试中，该货车行驶1h，消耗氢气7.5kg，发动机输出功率恒为128kW。已知氢气的热值为1.4×108J/kg。求： （1）氢气完全燃烧放出的热量； （2）燃氢发动机的效率（精确到0.1%）。 8．“六代机”，即第六代喷气式战斗机，是军事航空领域中新一代战机的概念，代表了未来空战技术和战术的发展方向。强说该飞机最大飞行距离达到8000km，该飞机的发动机0.5h内能以恒定的牵引力飞行2000km，输出功率达4×105W，消耗了40kg的航空燃油，已知燃油的热值q燃油＝4.5×107J/kg。求： （1）40kg航空燃油完全燃烧放出的热量； （2）飞机发动机的效率。 9．2019年5月6日，聊城首批30辆氢燃料新能源公交车投放使用。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是22世纪最理想的能源，[c氢＝4.2×107J/（kg•℃）；q氢＝1.4×108J/kg）。求： （1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量； （2）若这些热量全部被质量为200kg，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度； （3）某氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速行驶，如果0.3kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间。 参考答案 知识点一 1． C； 2．D； 3．B；4．A；5．热值 ； 热传递 ；6．热传递 ； 8.4×104 ； 热值 ； 知识点二 1.D；2．被加热液体种类不同 ； 质量 ； 液体升高的温度 ；3．自下而上 ； 质量 ； 水升高的温度 ； 1 ； 知识点三 1C；2．A；3．2.3×108 ；4．180 ； 知识点四 1． B； 2．D； 3．B； 4．A； 5．6.3×107 ； 40% 6．56 ； 7．（1）氢气完全燃烧放出的热量为1.05×109J； （2）燃氢发动机的效率为43.9%。 ； 8．（1）40kg航空燃油完全燃烧放出的热量为1.8×109J； （2）飞机发动机的效率为40%。 ； 9．（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出4.2×107J热量； （2）若这些热量全部被质量为200kg，温度为15℃的水吸收，则水升高50℃； （3）这些热量能让该公交车匀速行驶300s。 ； 学科网（北京）股份有限公司 $