14.3 热机 14.4 跨学科：热机效率和环境保护 课件---2025-2026学年物理沪科版九年级全一册

第十四章　内能与热机 14.3 热机　 14.4跨学科：热机效率和环境保护 10 11 8 9 6 7 4 5 3 2 14 12 13 1 一、填空题(每空2分，共20分) 1.如图是小明制作的“走马灯”，点燃底部蜡烛，纸马随着纸风车转动起来，此过程的能量转化与四冲程汽油机的_______冲程情况相同，纸马温度升高，主要是通过________的方式改变了其内能. 第1题图 做功　 热传递 10 11 8 9 6 7 4 5 3 2 14 12 13 1 2.如图所示是一种设想中的永动机，这种机械是不可能制造出来的，这是因为其违背了______________；运动的转轮最终会停下来，此过程中机械能转化为_____能. 第2题图 能量守恒定律 内 10 11 8 9 6 7 4 5 3 2 14 12 13 1 3.内燃机的一个工作循环是由四个冲程组成的，图中的 ________(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)是压缩冲程.若该四冲程内燃机1秒内对外做功10次，则飞轮转速是_______r/min. 甲 乙 丙 丁 第3题图 甲 1 200 10 11 8 9 6 7 4 5 3 2 14 12 13 1 4.(2025合肥四十二中三模)目前，某市的出租车大部分为CNG(压缩天然气)出租车，与汽油车相比其尾气中的有害气体排放明显减少.这种车发动机的效率为50％，天然气的热值为2.3×107 J/m3，则这种车燃烧1 L天然气做的有用功是___________J. 1.15×104　 10 11 8 9 6 7 4 5 3 2 14 12 13 1 5. [新定义] 网传新能源车的电池组能量密度(能量与质量的比值)没有汽油高，汽油的能量密度约为4.6×107 J/kg.已知某新能源车电池组的电容量为100 kW·h(1 kW·h＝3.6×106 J)、质量约90 kg，其“能量密度”约_________J/kg，此网传________(选填“可信”或“不 可信”). 4×106　 可信 10 11 8 9 6 7 4 5 3 2 14 12 13 1 6.甲、乙两台汽油机使用相同的汽油，若在同一时间内，甲、乙两汽油机做的有用功之比为3∶2，甲的效率是25％，乙的效率是20％，则在同样的时间内，甲、乙两汽油机消耗汽油的质量之比为_______. 6∶5 10 11 8 9 6 7 4 5 3 2 14 12 13 1 二、选择题(每小题2分，共10分) 7.热机的发明及广泛使用对人类社会的发展起到了重要的作用，下列不属于热机应用的是(　　) A.喷气式飞机　　　　　 B.柴油拖拉机 C.纯电动汽车 D.燃油摩托车 C 10 11 8 9 6 7 4 5 3 2 14 12 13 1 8.2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射.火箭使用一种叫做偏二甲肼的液体燃料，该燃料具有较大的(　　) A.密度　　 B.比热容 C.热量 D.热值 D 10 11 8 9 6 7 4 5 3 2 14 12 13 1 9.小红到乡村参加劳动实践，发现农用拖拉机使用的是柴油机，其结构原理如图.关于其四冲程柴油机的说法正确的是(　 　) A.吸气冲程中吸入气缸的只有空气 B.压缩冲程中机械能转化为柴油和空气混合物的内能 C.做功冲程是依靠飞轮的惯性完成的 D.排气冲程中，废气带走的能量最少 第9题图 A 10 11 8 9 6 7 4 5 3 2 14 12 13 1 10.[教材素材改编] 如图所示，在试管里盛适量的水，用带玻璃管的胶塞塞住试管口，加热试管使水沸腾，玻璃管口冒出的“白气”推动管口处的小叶轮转动.下列说法不正确的是(　　) A.实验过程中通过热传递使试管内水的内能增大 B.水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度升高 C.玻璃管口冒出的“白气”是水蒸气液化形成的 D.“白气”使小叶轮转动的过程相当于汽油机的做功冲程 B 第10题图 10 11 8 9 6 7 4 5 3 2 14 12 13 1 11.甲、乙两种燃料完全燃烧放出的热量与其质量 的关系图像如图所示，则下列分析正确的是(　　) A.甲燃料的热值小于乙燃料的热值 B.完全燃烧甲、乙两种燃料加热同一锅水至沸腾， 所需乙燃料的质量更小 C.完全燃烧相同质量的两种燃料，甲放出的热量更多 D.使用甲燃料的热机效率一定高，但是热机效率肯定小于100％ C 第11题图 10 11 8 9 6 7 4 5 3 2 14 12 13 1 三、实验题(第12小题8分，共8分) 12.小明用天平称取100 g水和5 g花生米，采取以下实验步骤来估测干燥花生米的热值. 第12题图 (1)设计图示两种对水的加热方式：花生米堆放在燃烧皿中燃烧(甲图)；用细铁丝将花生米串在一起，并设计成支架放在燃烧皿中燃烧(乙图).两种方式都用外焰加热，合理的是_____图. 乙 (2)选取合理的加热方式，先读出水的初温，当花生米_______时读出温度计的示数. (3)根据测量数据计算出花生米的热值将_______(选填“偏大”“偏小”或“准确”)，原因是___________________________________________ _________. 10 11 8 9 6 7 4 5 3 2 14 12 13 1 第12题图 燃尽 偏小 花生米燃烧放出的热量没有被水完全吸收，存在 热量损失 10 11 8 9 6 7 4 5 3 2 14 12 13 1 四、计算与推导题(第13小题6分，第14小题6分，共12分) 13.一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做匀速直线运动，其v-t图像如图所示，行驶过程中所受阻力不变且恒为4 000 N.求：(已知汽油的热值大约为5×107 J/kg) 第13题图 (1)汽车在0～10 s内牵引力所做的功. 10 11 8 9 6 7 4 5 3 2 14 12 13 1 解：由图可知，10 s后汽车做匀速直线运动，速度v＝20 m/s 根据二力平衡条件可得，此时牵引力F＝f＝4 000 N，则汽车的功率 P＝＝＝Fv＝4 000 N×20 m/s＝8×104 W 故在0～10 s内汽车发动机产生的牵引力所做的功 W＝Pt＝8×104 W×10 s＝8×105 J ………………………………………(4分) 第13题图 (2)若发动机的转化效率为40％，则0～10 s内需要燃烧汽油的质量. 10 11 8 9 6 7 4 5 3 2 14 12 13 1 解：由η＝×100％＝×100％可得需要燃烧汽油的质量 m＝＝＝0.04 kg …………………………………(2分) 第13题图 10 11 8 9 6 7 4 5 3 2 14 12 13 1 14.小华尝试估测家里使用的天然气热水器的热效率.他把家里自动洗衣机的“水量”设为40 L，用热水器输出的热水注入洗衣机，当注入水的体积达到40 L时洗衣机自动停止注水.已知当时自来水温度是15 ℃，热水器输出热水的温度是40 ℃，观察天然气表发现注水前后消耗了0.16 m3天然气.求：[ρ水＝1.0×103 kg/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q天然气＝3.2×107 J/m3] 10 11 8 9 6 7 4 5 3 2 14 12 13 1 (1)洗衣机里的水吸收的热量. 解：由ρ＝可得，水的质量m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×40×10－3 m3＝40 kg 水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×40 kg×(40 ℃－15 ℃)＝4.2×106 J……………………………………………………………(3分) 10 11 8 9 6 7 4 5 3 2 14 12 13 1 (2)[真实问题情境]国家出台的《家用燃气快速热水器能效限定值及能效等级》把燃气热水器的能效等级分成了三等：能效最低的为3级，热效率值不低于84％；2级热效率值不低于88％；1级能效最高，热效率值不低于96％.请通过计算，说明小华家热水器的热效率值是否达到国家标准. 解：天然气完全燃烧放出热量 Q放＝q天然气V'＝3.2×107 J/m3×0.16 m3＝5.12×106 J 该热水器的热效率 η＝×100％＝×100％≈82％ 由于82％＜84％，所以小华家热水器的热效率值未达到国家标准 ……(3分) $