第十章 内能 第4讲 热机及其效率 讲义-2025-2026学年九年级物理上册沪科版（五四制）

该初中物理讲义通过知识框架与对比表格系统梳理“热机及其效率”单元，涵盖热机定义、内燃机四冲程工作原理、燃料热值及效率计算，用表格对比汽油机与柴油机结构及工作差异，突出能量转化等物理观念的构建。 讲义亮点在于分层练习设计，从基础选择到综合计算（如热值公式应用、热机效率测算），培养科学推理与模型建构能力，挑战题提升探究思维。配套知识梳理与易错点提示，助力学生自主复习，教师可实施分层教学。

上海市初中物理（新教材2024版）九年级上学期第4讲热机及其效率（学生版） 上海市初中物理（新教材2024版）九年级上学期第4讲热机及其效率 知识点1、热机 知识梳理 1、内能的利用方式： 1.1、利用内能加热物体， 1.2、利用内能做功。 2、热机的定义：燃料燃烧时，将储存的 转化为蒸汽或燃气的 ，各种将蒸汽或燃气的 转化为 的发动机统称为热机。 3、热机的原理： 4、热机的种类 热机是把内能转化为机械能的机器，热机的种类很多；例如：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机的等。 知识点2、内燃机 知识梳理 1、内燃机 1.1、内燃机的定义：燃料在气缸内燃烧的热机， 1.2、内燃机分类： 、 。 1.3、冲程：活塞在气缸内往复运动时，从气缸内一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 1.4、工作原理：四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气是个冲程组成的。四冲程为一个工作循环，在一个工作循环中活塞往复 次；曲轴转动 周；完成 个冲程；对外做功 次；辅助冲程是靠飞轮 来完成。补充：汽油机的结构 点拨：内燃机的四个冲程中，有两个冲程伴随有能量的转化。其中，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能。这两个冲程中，进气门和排气门都是关闭的。 2、汽油机 2.1、汽油机的结构：如图所示。 汽油机的主体是 ，它的顶部有 和 ，顶部有 ，下部有 ，它通过 和 相连，它的移动通过连杆带动曲轴转动。 2.2、汽油机的工作过程： 汽油机在工作时，一个工作循环包括四个冲程，活塞往复两次，曲轴转动两周，做一次功。 四个冲程 进气门 排气门 活塞运动 作用 吸气冲程 打开 关闭 向下 吸入空气和汽油的混合物。 压缩冲程 关闭 关闭 向上 燃料的混合物被压缩（机械能一内能） 做功冲程 关闭 关闭 向下 火花塞点火，燃料燃烧，高温高压的燃气对活塞做功 排气冲程 关闭 打开 向上 排出废气 （1）吸气冲程：进气门 ，出气门 ，活塞由 向下端移动，吸入 的混合物（柴油机吸入空气）。 （2）压缩冲程：进气门、出气门都关闭，活塞由下端向上端移动，燃料混合物被压缩；气缸内压强 ，温度 ，机械能转化为 。在压缩冲程末温度达到最大，汽油机火花塞产生电火花，将高温高压的燃气点燃（柴油机喷油嘴此时喷出雾状柴油，它遇到高温高压空气自燃）。 （3）做功冲程：燃料猛烈燃烧产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，将 转化为 。 （4）排气冲程：进气门 ，出气门 ，废气被排出气缸。 2.3、能量转化 ①压缩冲程：机械能转化为内能。 ②做功冲程： 3．柴油机 3.1、柴油机的结构：如图所示。 3.2、汽油机和柴油机的异同 汽油机 柴油机 不同点 燃料 汽油 柴油 结构 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴 吸气冲程 吸入的是汽油和空气的混合气体 吸入的是空气 压缩冲程 气压、温度相对较低 气压、温度相对较高 点火方式 点燃式---压缩冲程末，火花塞产生电火花点燃燃料，称为点燃式。 压燃式--压缩冲程末，喷油嘴向汽缸内喷进柴油，遇到温度超过柴油燃点的空气而自动点燃，称为压燃式。 效率 效率低，20%-30% 效率高，30%-45% 应用 机体轻便，主要用于汽车、飞机、摩托车等 机体笨重，主要用于载重汽车、轮船等 相同点 工作循环 四个冲程 能量转化 （1）压缩冲程：机械能转化为内能 （2）做功冲程：内能转化为机械能 活塞、曲轴转动 每一个工作循环，活塞往复两次， 曲轴转动两周，对外做功一次。 运动 都需要外力 优缺点 汽油机比柴油机轻巧，柴油机比汽油机效率高。但是两者都带来了废气和噪声污染。 3、常见的热机 3.1、汽轮发动机：包括__ _和_ _。它们通过高温、高压的水蒸气或产生的燃气推动涡轮叶片旋转从而带动发电机或其他大型机械工作。 3.2、喷气发动机：空气由前部进入，并由涡轮机压缩，工作过程归纳为：进气、___ __、燃烧、排气，只装燃料，不装氧化剂。 3.3、火箭发动机：火箭发动机除带有燃料（液态氢）之外，还带有助燃剂（如液态氧），可以在大气层外工作。 专题讲练 1 1.1、热机与内燃机 1、内燃机的工作能量来源于燃料的 （ ） A．机械能 B．内能 C．化学能 D．化学能和内能 2、以下机械属于热机的是 （ ） A．杠杆 B．斜面 C．洗衣机 D．汽油机 3、下列说法中正确的是（ ） A、热机主要是为了将机械能转化为内能 B、物体的温度越高，分子无规则运动越剧烈，因此物体的机械能就越大 C、空气容易被压缩，是因为气体分子间的吸引力很大 D、物体的内能是指物体内所有分子无规则运动的分子动能与分子势能的总和 4、关于“热机”，下列说法中错误的是 （ ） A．通过技术改进，可以使热机的效率达到100% B．减少城市热岛效应的措施之一就是倡导“绿色出行” C．用水而不用其它循环物质降低热机的温度，主要是利用水的比热容最大的特性 D．严寒的冬天，有人晚上把热机水箱中的水放出，是防止气温降低，水凝固而胀坏水箱 5、燃料燃烧时，将储存的 能转化为蒸汽或燃气的 ，各种将蒸汽或燃气的 能转化为 能的系统称为热机。 6、喷气式发动机有两种，需要用大气中的氧气来助燃的是 发动机，这种发动机在 上使用；自带燃料和氧化剂的是 发动机，它工作时不需要空气，可以在大气层外工作能够用来发射 。 1.3、热机四冲程能量转化 1、四冲程汽油机的压缩和做功冲程中能量转化情况是（ ） A、都是内能转化为机械能 B、都是机械能转化为内能 C、压缩冲程中机械能转化为内能，做功冲程中内能转化为机械能 D、压缩冲程中内能转化为机械能，做功冲程中机械能转化为内能 2、四冲程汽油机工作时与图中能量转化相同的冲程是（ ） A、做功冲程 B、压缩冲程 C、吸气冲程 D、排气冲程 3、汽油机广泛应用于家用汽车，汽油机在哪个冲程实现了内能到机械能的转化（ ） A、做功 B、吸气 C、压缩 D、排气 4、四冲程汽油机正常工作时，把机械能转化为内能的冲程是（ ） A、吸气冲程 B、压缩冲程 C、做功冲程 D、排气冲程 5、内燃机在做功冲程过程中，燃气的体积、压强、温度变化分别为 （ ） A．增大、减小、降低 B．增大、增大、升高 C．减小、增大、降低 D．减小、减小、升高 6、四冲程柴油机的工作过程中，内能转化为机械能的是 （ ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 7、在四冲程内燃机的一个工作循环中，存在着能量的转化，则有能量的转化的冲程是 （ ） A．吸气冲程和压缩冲程 B．压缩冲程和做功冲程 C．做功冲程和排气冲程 D．吸气冲程和排气冲程 8、单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成，只有一个冲程是不用靠飞轮的惯性来完成的，这个冲程是 （ ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 9、用酒精灯给试管中的水加热，如图所示，在软木塞被冲出试管口的过程中，下列说法正确的是 （ ） A．水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能增大 B．水蒸气的内能转化为软木塞的机械能 C．能量的转化形式与热机压缩冲程能量转化相同 D．软木塞的机械能守恒 10、内燃机的特点是：燃料在 燃烧，生成高温高压 的燃气，燃气推动活塞 ，将 能转化为 能。 11、内燃机的工作过程由 、 、 、 四个冲程组成，内燃机中，将机械能转化为内能的是压缩 冲程，将内能转化为机械能的是 冲程。 1.3、热机四冲程过程 1、家用轿车四冲程汽油机工作时为轿车提供动力的冲程是 （ ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 2、如图所示是汽油机的一个工作循环，工作循环是由四个冲程组成的，其中表示做功冲程的是 （ ） 3、下列四幅图中，表示热机吸气冲程的是（ ） A． B． C． D． 4、四冲程汽油机工作过程中，下列哪个冲程不是依靠惯性带动的 （ ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 5、如图所示为四冲程汽油机工作过程中的示意图，其中表示吸气冲程的是 （ ） A B C D 6、如图甲所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧。此过程中活塞对筒内气体做功，气体的内能 ，这与四冲程汽油机的 冲程的能量转化相同。某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1s内，汽油机完成20 个工作循环。图中乙所示是四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在 冲程。 7、四冲程内燃机在一个工作循环中 （ ） A． 活塞往复运动2次，曲轴转动2周，完成四个冲程，对外做1次功 B．活塞往复运动2次，曲轴转动4周，完成四个冲程，对外做1次功 C．活塞往复运动4次，曲轴转动2周，完成四个冲程，对外做2次功 D．活塞往复运动2次，曲轴转动4周，完成四个冲程，对外做2次功 8、一台内燃机的转速是1440转／分，那么在每秒钟内（      ） A．转轴转动24转，燃气对活塞做功12次，活塞完成48个冲程 B．转轴转动1440转，燃气对活塞做功720次，活塞完成2880个冲程 C．转轴转动1440转，燃气对活塞做功1440次，活塞完成1440个冲程 D．转轴转动24转，燃气对活塞做功24次，活塞完成24个冲程 9如图所示为汽油机工作过程的示意图，按照吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程的顺序排列，正确的是（ ） A．甲乙丁丙      B．甲丁乙丙       C．甲丙丁乙    D．甲丁丙乙 甲 乙 丙 丁 10、汽油机在某个冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，此冲程是 （ ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 11、对于四冲程汽油机，燃料进入气缸的冲程是 （ A ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 12、汽油机飞轮的转速是3000r/min，则每分钟内一个汽缸里燃气推动活塞做功的次数是 （ ） A．1500次 B．3000次 C．6000次 D．750次 13、单缸四冲程内燃机工作时，依靠飞轮的惯性来完成的冲程是 （ ） A．只有吸气和压缩冲程 B．只有压缩和做功冲程 C．只有压缩和排气冲程 D．有排气、吸气、压缩冲程 14、单缸四冲程汽油机，完成一个工作循环，曲轴转过 （ ） A．720o B．180o C．360o D．90o 15、柴油机和汽油机的四个冲程中，相同之处为 （ ） A．吸气冲程中吸入的都是燃料 B．压缩冲程中都要喷出雾状燃料 C．都用火花塞产生的电火花点火 D．排气冲程都是把废气排出 16、一台单缸汽油机，飞轮转速为1800r/min，那么1s内汽油做功的次数为 （ ） A．1800次 B．30次 C．15次 D．2次 17、柴油机和汽油机构造相似，主要不同是汽油机汽缸顶部有一个 ，而柴油机汽缸顶部有一个 ；汽油机在吸气冲程吸进汽缸里的是 ，而柴油机在吸气冲程吸进汽缸里的是 。 18、如图所示，某四冲程汽油机正处于做功冲程，此冲程将 能转化为 能，若此台汽油机飞轮转速为 1200r/min，则每秒钟对外做功 次。 19、炽热的铁水具有内能，当温度降低时，内能随着 ；冰冷的冰块也具有内能，温度升高，内能随着 ；将该冰块从一楼移动到四楼，冰块的内能将 ；小明双手对搓后感觉手上发热，这是通过 的方式改变手的内能。汽油机的工作过程中，将机械能转化为内能的是 冲程。 知识点2、燃烧的热值 知识梳理 1、热值的定义：1千克某种燃料 放出的能量（热量Q）叫做这种燃料的热值。 另说：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫这种燃料的热值。 2、热值的符号： ，单位：焦每千克，符号：J/kg。 3、热值的物理意义：表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出热量的多少。 如木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示1 kg的木炭完全燃烧时所放出的热量是3.4×107J。 4、热值是燃料本身的一种特性，热值的大小是由燃料本身来决定的。每种燃料都具有一定的热值，不同燃料的热值一般不同，同种燃料的热值不随它是否燃烧完全而改变，也不随燃料质量的大小而改变。 5、热值公式：，其中表示燃料的热值，Q表示燃料完全燃烧放出热量，m表示燃料的质量。 6、燃料燃烧放出热量计算公式： 。（质量为 m 的燃料完全燃烧释放出的能量）。 拓展：若燃料为气体，燃料放热公式为Q放=Vq，其中的单位J/m3 7、燃料的有效利用 7.1、影响燃料有效利用的因素：一是燃料不可能完全燃烧；二是燃料燃烧放出的热量散失很多，只是一小部分被有效利用。 7.2、炉子的效率：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫炉子的效率。 现代化大型锅炉的效率可达90%以上，一般小型锅炉的效率不足60%。 7.3、提高燃料利用率的方法：提高燃料的利用率是节约能源的重要措施。把固体燃料磨成粉末吹进炉膛内进行燃烧，加大送风量，可使燃料燃烧得更充分；加大受热面积，可减小烟气带走的热量。这些都是提高炉子的效率和燃料利用率的具体措施。 8、常见燃料的热值 专题讲练2 2.1、热值的概念 1、下列说法中错误的是（　 　） A．物体内能增大，可能从外界吸收了热量，也可能外界对物体做了功 B．烈日当空的海边，沙子烫脚而海水凉凉的，这是由于水的比热大于沙石的比热 C．物体的温度越高，分子无规则运动越剧烈 D．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多 2、关于温度、内能和热量，下列说法正确的是 （ ） A．物体温度越低，分子运动越剧烈 B．物体温度越高，含有的热量越多 C．水沸腾时内能增加，温度保持不变 D．物体的温度为0℃时，其内能为零 3、下列关于温度、热量和内能的说法正确的是（ ） A、0℃的冰可从 0℃的水中吸热 B、物体的内能不会为零 C、水的温度越高，所含热量越多 D、100℃水的内能比 0℃水的内能大 4、关于热量下列说法正确的是（ ） A、一桶水比一杯水含有的热量多 B、物体温度越高，它的热量就越多 C、物体内能越多，它具有的热量就越多 D、热量等于热传递过程中物体内能的改变量 5、下列说法中的“热”字，其中是指“热量”的是（ ） A、热膨胀 B、摩擦生热 C、天热极了 D、熔化吸热 6、酒精的热值为 3.0×107J/kg，它表示的物理意义是（ ） A、1kg 酒精具有 3.0×107J 的热量 B、1kg 酒精具有 3.0×107J 的内能 C、1kg 酒精完全燃烧对外做功 3.0×107J D、1kg 酒精完全燃烧放出热量 3.0×107J 7、关于燃料和热值，以下说法正确的是 （ ） A. 燃料热值与燃料的燃烧情况无关 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木柴放出的热量一定多 D．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料 8、过去人们在冬天常用烟煤生火取暖。已知烟煤的热值为2.9×107J/kg，则当燃烧了1kg的烟煤时，下列说法正确的是 （ ） A．放出2.9×107J的热量 B．屋子吸收了2.9×107J的热量 C．放出的热量大于2.9×107J D．屋子吸收的热量小于2.9×107J 9、关于燃料的热值，以下说法正确的是 （ ） A．燃料的热值与燃料的燃烧情况有关 B．容易燃烧的燃料，热值一定大 C．0.5g汽油和2kg汽油，它们的热值是一样的 D．煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多 10、“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，可以使 kg的水从20℃加热至60℃（c水=4.2×103J/（kg•℃）、q煤气=4.2×l07J/kg）。 11、为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值，小明采用如图所示的装置进行实验：他将一定质量的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有质量相等的水的两个相同烧杯加热，直至酒精和碎纸片完全燃烧。 （1）小明设计了一张记录实验数据的表格，其中①②两项内容漏写了，请你帮他补充完整。 （2）实验后小明根据实验数据利用公式Q=cm△t算出了水吸收的热量，结合“10g酒精”这一数据，算出了酒精的热值，算出的酒精热值是否可靠，请说明理由 。 10g酒精 燃料温度 加热前水温/℃ ① ② 1.2、热值的计算问题 1、酒精的热值是 3.0×107J/kg，要放出 6×107J 的热量，需要完全燃烧 kg 的酒精。 2、2kg的某种燃料完全燃烧时放出的热量为9.2×107J，则这种燃料的热值_________J/kg，若这些燃料只烧掉1/2，则剩余部分的热值为_________J/kg。 3、某品牌家用小汽车行驶 100km 消耗汽油 5kg（相当于 7 升汽油），已知汽油的热值为4.6×107J/kg，汽油价格为 6 元/升．求： （1）完全燃烧 5kg 汽油放出的热量； （2）汽车行驶 100km 耗油的费用。 4、已知天然气的热值 q=4.2×107J/m3，水的比热容 c 水=4.2×103J/(kg·℃)，烧水时天然气燃烧放出的热量有 40%被水吸收，要将质量为 5kg、初温为 20℃的水加热到 100℃，求： （1）水需要吸收的热量 （2）需要完全燃烧多少 m3的天然气？ 5、已知干木柴的热值是1.2×107J/kg，完全燃烧0.7kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20℃升高到70℃？【已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）】 【难度】★★【答案】8.4×106J；40kg 知识点3、热机的效率 知识梳理 1、热机的效率：用来做 的那部分能量和燃料 放出的能量之比，叫热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要指标。 2、公式：。或η= 。 3、热机效率总小于l的原因：由于热机在工作过程中，总有能量损失，所以热机的效率总小于1。 4、提高热机效率的主要途径 4.1、使燃料充分燃烧； 4.2、尽量减少各种热量损失； 4.3、在热机的设计和制造上，采用先进的技术： 4.4、使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整各零件之间的间隙，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的功。 拓展： 炉子的效率与热机效率相似，是指被吸收有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，通常用百分数表示。 专题讲练3 1、一般来说，柴油机的效率高于汽油机的效率，这表明 （ ） A．柴油机做功多 B．柴油机做功快 C．柴油机消耗柴油少 D．柴油机将内能转化为机械能的比例大 2、下列有关热机的说法正确的是（   ） A．采取有效措施，热机效率能达到100％ B．在做功冲程，热机把内能转化为机械能 C．内燃机的压缩冲程，主要是用热传递的方法增加了气缸内的物质的内能  D．柴油机的效率比汽油机的效率高，是因为柴油的热值比汽油的热值大 3、温度、内能、热量和效率，下列说法正确的是（ ） A、把零下 10℃的冰块放在 0℃的冰箱保鲜室中，一段时间后，冰块熔化 B、可以采用增大热机功率的方法来增大热机的效率 C、用锯条锯木板，锯条的温度升高，是因为锯条克服摩擦力做功机械能转化为内能 D、我们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多 4、热机是把 能转化为 能的机器；在热机里，用来做 的那部分能量，与燃料 放出的能量之比，叫做热机效率。 5、某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），无烟煤的热值是3.4×107J/kg） 试求：（1）锅炉内200kg的水吸收的热量是多少焦耳？ （2）6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少焦耳？ （3）此锅炉的效率是多少？ 6、要将50kg、20℃的水加热到60℃，用煤气灶需要燃烧0.8kg煤气（煤气的热值4.2×107J/kg） 求：（1）水吸收的热量 （2）煤气完全燃烧放出的热量 （3）煤气灶的效率 7、某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。（无烟煤的热值是3.4×107J/kg）求： （1）锅炉内200kg的水吸收的热量是多少？ （2）6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？ （3）此锅炉的效率是多大？ （4）试评析使用家用煤炉烧水的主要缺点有哪些？ 8、图为汽油机做功冲程的示意图。若某型号单缸四冲程汽油机的活塞直径为60mm（面积近似取S＝3.0×10－3m2），活塞冲程长度为L＝0.06m，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p＝1.0×106Pa，活塞以n＝1380次/分钟作往复运动，汽油机往复运动两次，对外做功一次。 （1）汽油机在此工作状态下的功率是多少？ （2）如果此工作状态下每分钟消耗20g汽油，那么汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？（q汽＝4.6×107J/kg、不计摩擦） 9、现代社会，“变废为宝”已成为节约能源的重要途径，例如将垃圾“焚烧”可以发电，这样既处理了垃圾，又起到了节能减排的效果。经研究表明每焚烧 1t 垃圾可放出热量 8.4×108J。 （1）这些能量相当于完全燃烧多少千克的汽油放出的热量？（汽油的热值 q=3×107J/kg） （2）如果这些能量全部被水吸收，可将多少千克 20℃的水在一个标准大气压下烧开？[c 水 =4.2×103J/（kg•℃）] （3）这些能量可使效率为 30%的汽车匀速前进多少 km？（已知汽车匀速前进受到的摩擦力 f=1680N） 10、太阳能具有清洁无污染、可再生等优点，是最有开发前景的新能源之一。小明家新安装了一台容积为500kg的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射，水温由原来的20℃升高到40℃。则： （1）在这4h内水吸收了多少热量？ （2）若这些热量由效率为20％的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少焦炭？【水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃）、焦炭的热值q=3.0×107J/kg】 挑战 1、用混合法测定物质的比热容的实验中，由于不可避免会有热量的损失（包括小铝筒容器的吸热），那么（ ） A．测出放热物质的比热容大于其真实值，测出吸热物质的比热容小于其真实值 B．测出放热物质的比热容大于其真实值，测出吸热物质的比热容大于其真实值 C．测出放热物质的比热容小于其真实值，测出吸热物质的比热容小于其真实值 D．测出放热物质的比热容小于其真实值，测出吸热物质的比热容大于其真实值 2、费米根据侦探小说得知，一具尸体大约需要半天的时间才能从体温37℃降至25℃。另外还了解到，体重约60kg的正常人的比热与水相当，为4200J/(kg·℃），1kg葡萄糖完全分解释放的热量为1.6×107J，此外，尸体的散热量大约为正常人在相同的时间内散热量的60%，根据这些数据估算一个正常人体内每天必须补充的葡萄糖为（ ） A．630g B．63g C．840g D．84g 3、190型柴油机汽缸直径为90mm，活塞冲程是100mm，做功冲程中燃气的平均压强为69.3N/cm2。 （1）求做功冲程中燃气所做的功； （2）如果曲轴每分钟转2000圈，求此柴油机的功率。 1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功初三物理暑假课程 学科网（北京）股份有限公司 $上海市初中物理（新教材2024版）九年级上学期第4讲热机及其效率（教师版） 上海市初中物理（新教材2024版）九年级上学期第4讲热机及其效率 知识点1、热机 知识梳理 1、内能的利用方式： 1.1、利用内能加热物体， 1.2、利用内能做功。 2、热机的定义：燃料燃烧时，将储存的化学能 转化为蒸汽或燃气的内能 ，各种将蒸汽或燃气的内能 转化为机械能 的发动机统称为热机。 3、热机的原理： 4、热机的种类 热机是把内能转化为机械能的机器，热机的种类很多；例如：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机的等。 知识点2、内燃机 知识梳理 1、内燃机 1.1、内燃机的定义：燃料在气缸内燃烧的热机， 1.2、内燃机分类：汽油机 、柴油机 。 1.3、冲程：活塞在气缸内往复运动时，从气缸内一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 1.4、工作原理：四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气是个冲程组成的。四冲程为一个工作循环，在一个工作循环中活塞往复两 次；曲轴转动两 周；完成四 个冲程；对外做功一 次；辅助冲程是靠飞轮惯性来完成。补充：汽油机的结构 点拨：内燃机的四个冲程中，有两个冲程伴随有能量的转化。其中，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能。这两个冲程中，进气门和排气门都是关闭的。 2、汽油机 2.1、汽油机的结构：如图所示。 汽油机的主体是气缸 ，它的顶部有进气门 和排气门 ，顶部有火花塞 ，下部有活塞 ，它通过连杆 和曲轴 相连，它的移动通过连杆带动曲轴转动。 2.2、汽油机的工作过程： 汽油机在工作时，一个工作循环包括四个冲程，活塞往复两次，曲轴转动两周，做一次功。 四个冲程 进气门 排气门 活塞运动 作用 吸气冲程 打开 关闭 向下 吸入空气和汽油的混合物。 压缩冲程 关闭 关闭 向上 燃料的混合物被压缩（机械能一内能） 做功冲程 关闭 关闭 向下 火花塞点火，燃料燃烧，高温高压的燃气对活塞做功 排气冲程 关闭 打开 向上 排出废气 （1）吸气冲程：进气门打开 ，出气门关闭 ，活塞由气缸顶端 向下端移动，吸入汽油和空气的混合物（柴油机吸入空气）。 （2）压缩冲程：进气门、出气门都关闭，活塞由下端向上端移动，燃料混合物被压缩；气缸内压强增大 ，温度 升高，机械能转化为内能 。在压缩冲程末温度达到最大，汽油机火花塞产生电火花，将高温高压的燃气点燃（柴油机喷油嘴此时喷出雾状柴油，它遇到高温高压空气自燃）。 （3）做功冲程：燃料猛烈燃烧产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，将内能 转化为机械能 。 （4）排气冲程：进气门关闭 ，出气门打开 ，废气被排出气缸。 2.3、能量转化 ①压缩冲程：机械能转化为内能。 ②做功冲程： 3．柴油机 3.1、柴油机的结构：如图所示。 3.2、汽油机和柴油机的异同 汽油机 柴油机 不同点 燃料 汽油 柴油 结构 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴 吸气冲程 吸入的是汽油和空气的混合气体 吸入的是空气 压缩冲程 气压、温度相对较低 气压、温度相对较高 点火方式 点燃式---压缩冲程末，火花塞产生电火花点燃燃料，称为点燃式。 压燃式--压缩冲程末，喷油嘴向汽缸内喷进柴油，遇到温度超过柴油燃点的空气而自动点燃，称为压燃式。 效率 效率低，20%-30% 效率高，30%-45% 应用 机体轻便，主要用于汽车、飞机、摩托车等 机体笨重，主要用于载重汽车、轮船等 相同点 工作循环 四个冲程 能量转化 （1）压缩冲程：机械能转化为内能 （2）做功冲程：内能转化为机械能 活塞、曲轴转动 每一个工作循环，活塞往复两次， 曲轴转动两周，对外做功一次。 运动 都需要外力 优缺点 汽油机比柴油机轻巧，柴油机比汽油机效率高。但是两者都带来了废气和噪声污染。 3、常见的热机 3.1、汽轮发动机：包括__蒸汽轮机__和_燃气轮机_。它们通过高温、高压的水蒸气或产生的燃气推动涡轮叶片旋转从而带动发电机或其他大型机械工作。 3.2、喷气发动机：空气由前部进入，并由涡轮机压缩，工作过程归纳为：进气、___压缩__、燃烧、排气，只装燃料，不装氧化剂。 3.3、火箭发动机：火箭发动机除带有燃料（液态氢）之外，还带有助燃剂（如液态氧），可以在大气层外工作。 专题讲练 1 1.1、热机与内燃机 1、内燃机的工作能量来源于燃料的 （ C ） A．机械能 B．内能 C．化学能 D．化学能和内能 2、以下机械属于热机的是 （ D ） A．杠杆 B．斜面 C．洗衣机 D．汽油机 3、下列说法中正确的是（ D ） A、热机主要是为了将机械能转化为内能 B、物体的温度越高，分子无规则运动越剧烈，因此物体的机械能就越大 C、空气容易被压缩，是因为气体分子间的吸引力很大 D、物体的内能是指物体内所有分子无规则运动的分子动能与分子势能的总和 4、关于“热机”，下列说法中错误的是 （ A ） A．通过技术改进，可以使热机的效率达到100% B．减少城市热岛效应的措施之一就是倡导“绿色出行” C．用水而不用其它循环物质降低热机的温度，主要是利用水的比热容最大的特性 D．严寒的冬天，有人晚上把热机水箱中的水放出，是防止气温降低，水凝固而胀坏水箱 【解析】使用热机不可避免的要克服机器部件摩擦，效率不可能达到100%，所以A是错误的；“绿色出行”可以减少热机工作时的二氧化碳和热量的排放，是减少城市热岛效应的措施之一就是所以B是正确的；水的比热容比较大，在升高相同的温度需要吸收更多的热量，所以利用水来降低热机的温度，所以C是正确的；水凝固时体积变大，就会胀坏水箱，所以冬天要把水箱中的水放出，所以D是正确的。故选A 5、燃料燃烧时，将储存的内 能转化为蒸汽或燃气的机械能 ，各种将蒸汽或燃气的机械 能转化为动 能的系统称为热机。 6、喷气式发动机有两种，需要用大气中的氧气来助燃的是空气喷气 发动机，这种发动机在飞机 上使用；自带燃料和氧化剂的是火箭喷气 发动机，它工作时不需要空气，可以在大气层外工作能够用来发射人造卫星和宇宙飞船。 1.3、热机四冲程能量转化 1、四冲程汽油机的压缩和做功冲程中能量转化情况是（ C ） A、都是内能转化为机械能 B、都是机械能转化为内能 C、压缩冲程中机械能转化为内能，做功冲程中内能转化为机械能 D、压缩冲程中内能转化为机械能，做功冲程中机械能转化为内能 2、四冲程汽油机工作时与图中能量转化相同的冲程是（ A ） A、做功冲程 B、压缩冲程 C、吸气冲程 D、排气冲程 3、汽油机广泛应用于家用汽车，汽油机在哪个冲程实现了内能到机械能的转化（ A ） A、做功 B、吸气 C、压缩 D、排气 4、四冲程汽油机正常工作时，把机械能转化为内能的冲程是（ B ） A、吸气冲程 B、压缩冲程 C、做功冲程 D、排气冲程 5、内燃机在做功冲程过程中，燃气的体积、压强、温度变化分别为 （A ） A．增大、减小、降低 B．增大、增大、升高 C．减小、增大、降低 D．减小、减小、升高 6、四冲程柴油机的工作过程中，内能转化为机械能的是 （ C ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 7、在四冲程内燃机的一个工作循环中，存在着能量的转化，则有能量的转化的冲程是 （ B ） A．吸气冲程和压缩冲程 B．压缩冲程和做功冲程 C．做功冲程和排气冲程 D．吸气冲程和排气冲程 8、单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成，只有一个冲程是不用靠飞轮的惯性来完成的，这个冲程是 （ C ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 9、用酒精灯给试管中的水加热，如图所示，在软木塞被冲出试管口的过程中，下列说法正确的是 （ B ） A．水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能增大 B．水蒸气的内能转化为软木塞的机械能 C．能量的转化形式与热机压缩冲程能量转化相同 D．软木塞的机械能守恒 10、内燃机的特点是：燃料在气缸内 燃烧，生成高温高压 的燃气，燃气推动活塞做功 ，将内 能转化为机械 能。 11、内燃机的工作过程由吸气 、压缩 、做功 、排气 四个冲程组成，内燃机中，将机械能转化为内能的是压缩冲程，将内能转化为机械能的是做功 冲程。 1.3、热机四冲程过程 1、家用轿车四冲程汽油机工作时为轿车提供动力的冲程是 （ C ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 2、如图所示是汽油机的一个工作循环，工作循环是由四个冲程组成的，其中表示做功冲程的是 （B ） 3、下列四幅图中，表示热机吸气冲程的是（ D ） A． B． C． D． 4、四冲程汽油机工作过程中，下列哪个冲程不是依靠惯性带动的 （ C ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 5、如图所示为四冲程汽油机工作过程中的示意图，其中表示吸气冲程的是 （ B ） A B C D 6、如图甲所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧。此过程中活塞对筒内气体做功，气体的内能增加 ，这与四冲程汽油机的压缩 冲程的能量转化相同。某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1s内，汽油机完成20 个工作循环。图中乙所示是四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在做功 冲程。 7、四冲程内燃机在一个工作循环中 （ A ） A． 活塞往复运动2次，曲轴转动2周，完成四个冲程，对外做1次功 B．活塞往复运动2次，曲轴转动4周，完成四个冲程，对外做1次功 C．活塞往复运动4次，曲轴转动2周，完成四个冲程，对外做2次功 D．活塞往复运动2次，曲轴转动4周，完成四个冲程，对外做2次功 8、一台内燃机的转速是1440转／分，那么在每秒钟内（    A   ） A．转轴转动24转，燃气对活塞做功12次，活塞完成48个冲程 B．转轴转动1440转，燃气对活塞做功720次，活塞完成2880个冲程 C．转轴转动1440转，燃气对活塞做功1440次，活塞完成1440个冲程 D．转轴转动24转，燃气对活塞做功24次，活塞完成24个冲程 9如图所示为汽油机工作过程的示意图，按照吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程的顺序排列，正确的是（D） A．甲乙丁丙      B．甲丁乙丙       C．甲丙丁乙    D．甲丁丙乙 甲 乙 丙 丁 10、汽油机在某个冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，此冲程是 （ B ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 11、对于四冲程汽油机，燃料进入气缸的冲程是 （ A ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 12、汽油机飞轮的转速是3000r/min，则每分钟内一个汽缸里燃气推动活塞做功的次数是 （ A ） A．1500次 B．3000次 C．6000次 D．750次 13、单缸四冲程内燃机工作时，依靠飞轮的惯性来完成的冲程是 （ D ） A．只有吸气和压缩冲程 B．只有压缩和做功冲程 C．只有压缩和排气冲程 D．有排气、吸气、压缩冲程 14、单缸四冲程汽油机，完成一个工作循环，曲轴转过 （ A ） A．720o B．180o C．360o D．90o 15、柴油机和汽油机的四个冲程中，相同之处为 （ D ） A．吸气冲程中吸入的都是燃料 B．压缩冲程中都要喷出雾状燃料 C．都用火花塞产生的电火花点火 D．排气冲程都是把废气排出 16、一台单缸汽油机，飞轮转速为1800r/min，那么1s内汽油做功的次数为 （ C ） A．1800次 B．30次 C．15次 D．2次 17、柴油机和汽油机构造相似，主要不同是汽油机汽缸顶部有一个火花塞 ，而柴油机汽缸顶部有一个喷油嘴 ；汽油机在吸气冲程吸进汽缸里的是汽油和空气的混合物 ，而柴油机在吸气冲程吸进汽缸里的是空气 。 18、如图所示，某四冲程汽油机正处于做功冲程，此冲程将 内 能转化为 机械 能，若此台汽油机飞轮转速为 1200r/min，则每秒钟对外做功 10 次。 19、炽热的铁水具有内能，当温度降低时，内能随着减少 ；冰冷的冰块也具有内能，温度升高，内能随着增大 ；将该冰块从一楼移动到四楼，冰块的内能将不变 ；小明双手对搓后感觉手上发热，这是通过做功 的方式改变手的内能。汽油机的工作过程中，将机械能转化为内能的是压缩 冲程。 知识点2、燃烧的热值 知识梳理 1、热值的定义：1千克某种燃料完全燃烧 放出的能量（热量Q）叫做这种燃料的热值。 另说：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫这种燃料的热值。 2、热值的符号：q ，单位：焦每千克，符号：J/kg。 3、热值的物理意义：表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出热量的多少。 如木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示1 kg的木炭完全燃烧时所放出的热量是3.4×107J。 4、热值是燃料本身的一种特性，热值的大小是由燃料本身来决定的。每种燃料都具有一定的热值，不同燃料的热值一般不同，同种燃料的热值不随它是否燃烧完全而改变，也不随燃料质量的大小而改变。 5、热值公式：，其中表示燃料的热值，Q表示燃料完全燃烧放出热量，m表示燃料的质量。 6、燃料燃烧放出热量计算公式：Q=mq 。（质量为 m 的燃料完全燃烧释放出的能量）。 拓展：若燃料为气体，燃料放热公式为Q放=Vq，其中的单位J/m3 7、燃料的有效利用 7.1、影响燃料有效利用的因素：一是燃料不可能完全燃烧；二是燃料燃烧放出的热量散失很多，只是一小部分被有效利用。 7.2、炉子的效率：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫炉子的效率。 现代化大型锅炉的效率可达90%以上，一般小型锅炉的效率不足60%。 7.3、提高燃料利用率的方法：提高燃料的利用率是节约能源的重要措施。把固体燃料磨成粉末吹进炉膛内进行燃烧，加大送风量，可使燃料燃烧得更充分；加大受热面积，可减小烟气带走的热量。这些都是提高炉子的效率和燃料利用率的具体措施。 8、常见燃料的热值 专题讲练2 2.1、热值的概念 1、下列说法中错误的是（　 D　） A．物体内能增大，可能从外界吸收了热量，也可能外界对物体做了功 B．烈日当空的海边，沙子烫脚而海水凉凉的，这是由于水的比热大于沙石的比热 C．物体的温度越高，分子无规则运动越剧烈 D．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多 2、关于温度、内能和热量，下列说法正确的是 （ C ） A．物体温度越低，分子运动越剧烈 B．物体温度越高，含有的热量越多 C．水沸腾时内能增加，温度保持不变 D．物体的温度为0℃时，其内能为零 3、下列关于温度、热量和内能的说法正确的是（ B ） A、0℃的冰可从 0℃的水中吸热 B、物体的内能不会为零 C、水的温度越高，所含热量越多 D、100℃水的内能比 0℃水的内能大 4、关于热量下列说法正确的是（ D ） A、一桶水比一杯水含有的热量多 B、物体温度越高，它的热量就越多 C、物体内能越多，它具有的热量就越多 D、热量等于热传递过程中物体内能的改变量 5、下列说法中的“热”字，其中是指“热量”的是（ D ） A、热膨胀 B、摩擦生热 C、天热极了 D、熔化吸热 6、酒精的热值为 3.0×107J/kg，它表示的物理意义是（ D ） A、1kg 酒精具有 3.0×107J 的热量 B、1kg 酒精具有 3.0×107J 的内能 C、1kg 酒精完全燃烧对外做功 3.0×107J D、1kg 酒精完全燃烧放出热量 3.0×107J 7、关于燃料和热值，以下说法正确的是 （ A ） A. 燃料热值与燃料的燃烧情况无关 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木柴放出的热量一定多 D．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料 【解析】燃料的热值与燃料的燃烧情况无关，它只与燃料的种类有关，A符合题意；热值大小与燃料是否容易燃烧无关，它只与燃料的种类有关，B不符合题意；燃料燃烧放出热量的多少不仅与燃料的热值大小有关，还与燃料的质量以及燃烧程度有关，C不符合题意；锅炉的效率与燃料的热值高没有关系，D不符合题意。故选A 8、过去人们在冬天常用烟煤生火取暖。已知烟煤的热值为2.9×107J/kg，则当燃烧了1kg的烟煤时，下列说法正确的是 （ D ） A．放出2.9×107J的热量 B．屋子吸收了2.9×107J的热量 C．放出的热量大于2.9×107J D．屋子吸收的热量小于2.9×107J 9、关于燃料的热值，以下说法正确的是 （ C ） A．燃料的热值与燃料的燃烧情况有关 B．容易燃烧的燃料，热值一定大 C．0.5g汽油和2kg汽油，它们的热值是一样的 D．煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多 10、“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”的热值 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4.2×l08 J，可以使2500 kg的水从20℃加热至60℃（c水=4.2×103J/（kg•℃）、q煤气=4.2×l07J/kg）。 11、为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值，小明采用如图所示的装置进行实验：他将一定质量的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有质量相等的水的两个相同烧杯加热，直至酒精和碎纸片完全燃烧。 （1）小明设计了一张记录实验数据的表格，其中①②两项内容漏写了，请你帮他补充完整。 （2）实验后小明根据实验数据利用公式Q=cm△t算出了水吸收的热量，结合“10g酒精”这一数据，算出了酒精的热值，算出的酒精热值是否可靠，请说明理由酒精完全燃烧放出的热量不能被水全部吸收。 10g酒精 燃料温度 加热前水温/℃ ①加热后的水温/℃ ②10克碎纸片 1.2、热值的计算问题 1、酒精的热值是 3.0×107J/kg，要放出 6×107J 的热量，需要完全燃烧 2 kg 的酒精。 2、2kg的某种燃料完全燃烧时放出的热量为9.2×107J，则这种燃料的热值_________J/kg，若这些燃料只烧掉1/2，则剩余部分的热值为_________J/kg。 【难度】★【答案】4.6×107；4.6×107 【解析】（1）∵Q=mq ∴这种燃料的热值：q=Q/m=9.2×107J/2kg=4.6×107J/kg （2）燃料燃烧，热值不变，那么剩余部分的热值仍然是4.6×107J/kg 3、某品牌家用小汽车行驶 100km 消耗汽油 5kg（相当于 7 升汽油），已知汽油的热值为4.6×107J/kg，汽油价格为 6 元/升．求： （1）完全燃烧 5kg 汽油放出的热量； （2）汽车行驶 100km 耗油的费用。 （1）Q=mq=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J （2）7 升×6 元/升=42 元 4、已知天然气的热值 q=4.2×107J/m3，水的比热容 c 水=4.2×103J/(kg·℃)，烧水时天然气燃烧放出的热量有 40%被水吸收，要将质量为 5kg、初温为 20℃的水加热到 100℃，求： （1）水需要吸收的热量 （2）需要完全燃烧多少 m3的天然气？ （1）Q=cmΔt==4.2×103J/(kg·℃)×5kg×（100℃-20℃）=1.68×106J （2）Q放=Q吸/η=1.68×106J/40%=4.2×106J V=Q放/q=4.2×106J/（4.2×107J/m3）=0.1m 5、已知干木柴的热值是1.2×107J/kg，完全燃烧0.7kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20℃升高到70℃？【已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）】 【难度】★★【答案】8.4×106J；40kg 知识点3、热机的效率 知识梳理 1、热机的效率：用来做有用功 的那部分能量和燃料完全燃烧 放出的能量之比，叫热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要指标。 2、公式：。或η=W有用/Q总×100%=W有用/mq×100% 。 3、热机效率总小于l的原因：由于热机在工作过程中，总有能量损失，所以热机的效率总小于1。 4、提高热机效率的主要途径 4.1、使燃料充分燃烧； 4.2、尽量减少各种热量损失； 4.3、在热机的设计和制造上，采用先进的技术： 4.4、使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整各零件之间的间隙，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的功。 拓展： 炉子的效率与热机效率相似，是指被吸收有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，通常用百分数表示。 专题讲练3 1、一般来说，柴油机的效率高于汽油机的效率，这表明 （ D ） A．柴油机做功多 B．柴油机做功快 C．柴油机消耗柴油少 D．柴油机将内能转化为机械能的比例大 2、下列有关热机的说法正确的是（ B    ） A．采取有效措施，热机效率能达到100％ B．在做功冲程，热机把内能转化为机械能 C．内燃机的压缩冲程，主要是用热传递的方法增加了气缸内的物质的内能  D．柴油机的效率比汽油机的效率高，是因为柴油的热值比汽油的热值大 3、温度、内能、热量和效率，下列说法正确的是（ C ） A、把零下 10℃的冰块放在 0℃的冰箱保鲜室中，一段时间后，冰块熔化 B、可以采用增大热机功率的方法来增大热机的效率 C、用锯条锯木板，锯条的温度升高，是因为锯条克服摩擦力做功机械能转化为内能 D、我们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多 4、热机是把内 能转化为机械 能的机器；在热机里，用来做有用功 的那部分能量，与燃料完全燃烧 放出的能量之比，叫做热机效率。 5、某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），无烟煤的热值是3.4×107J/kg） 试求：（1）锅炉内200kg的水吸收的热量是多少焦耳？ （2）6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少焦耳？ （3）此锅炉的效率是多少？ 【难度】★★★【答案】 （1）6.3×107J （2）2.04×108J （3）30.88％ 【解析】（1）∵m=200kg，c=4.2×103J/（kg?℃），t=100℃，t0=25℃， ∴水吸收的热量为：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×200kg×（100℃-25℃）=6.3×107J （2）∵m无烟煤=6kg，q=3.4×107J/kg， ∴无烟煤完全燃烧放出的热量为：Q放=m无烟煤q=6kg×3.4×107J/kg=2.04×108J （3）锅炉的效率为：η=（Q吸/Q放）×100%=6.3×107J/2.04×108J×100%≈30.88% 6、要将50kg、20℃的水加热到60℃，用煤气灶需要燃烧0.8kg煤气（煤气的热值4.2×107J/kg） 求：（1）水吸收的热量 （2）煤气完全燃烧放出的热量 （3）煤气灶的效率 【难度】★★【答案】（1）8.4×106J （2）3.36×107J （3）25% 7、某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。（无烟煤的热值是3.4×107J/kg）求： （1）锅炉内200kg的水吸收的热量是多少？ （2）6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？ （3）此锅炉的效率是多大？ （4）试评析使用家用煤炉烧水的主要缺点有哪些？ 【难度】★★★【答案】（1）6.3×107J （2）2.04×108J （3）31% （4）效率较低、污染环境 8、图为汽油机做功冲程的示意图。若某型号单缸四冲程汽油机的活塞直径为60mm（面积近似取S＝3.0×10－3m2），活塞冲程长度为L＝0.06m，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p＝1.0×106Pa，活塞以n＝1380次/分钟作往复运动，汽油机往复运动两次，对外做功一次。 （1）汽油机在此工作状态下的功率是多少？ （2）如果此工作状态下每分钟消耗20g汽油，那么汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？（q汽＝4.6×107J/kg、不计摩擦） 【难度】★★★ 【答案】（1）2070W （2）13.5% 9、现代社会，“变废为宝”已成为节约能源的重要途径，例如将垃圾“焚烧”可以发电，这样既处理了垃圾，又起到了节能减排的效果。经研究表明每焚烧 1t 垃圾可放出热量 8.4×108J。 （1）这些能量相当于完全燃烧多少千克的汽油放出的热量？（汽油的热值 q=3×107J/kg） （2）如果这些能量全部被水吸收，可将多少千克 20℃的水在一个标准大气压下烧开？[c 水 =4.2×103J/（kg•℃）] （3）这些能量可使效率为 30%的汽车匀速前进多少 km？（已知汽车匀速前进受到的摩擦力 f=1680N） 10、太阳能具有清洁无污染、可再生等优点，是最有开发前景的新能源之一。小明家新安装了一台容积为500kg的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射，水温由原来的20℃升高到40℃。则： （1）在这4h内水吸收了多少热量？ （2）若这些热量由效率为20％的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少焦炭？【水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃）、焦炭的热值q=3.0×107J/kg】 【难度】★★ 【答案】（1）4.2×107J （2）7kg 挑战 1、用混合法测定物质的比热容的实验中，由于不可避免会有热量的损失（包括小铝筒容器的吸热），那么（D ） A．测出放热物质的比热容大于其真实值，测出吸热物质的比热容小于其真实值 B．测出放热物质的比热容大于其真实值，测出吸热物质的比热容大于其真实值 C．测出放热物质的比热容小于其真实值，测出吸热物质的比热容小于其真实值 D．测出放热物质的比热容小于其真实值，测出吸热物质的比热容大于其真实值 【解析】根据热量的公式：Q=cm△t，得c=Q/m△t； 当被测物质是放热物质，其放出的热量大部分给了另一种物质，但还有少部分热量损失掉；由此可分析出，Q吸小于真实值、△t大于真实值，故由c=Q吸/m△t得，放热物质的比热容c将减小，即小于真实值；当被测物质是吸热物质，其吸收的热量是另一种物质放出热量的一部分，有少部分热量损失掉；由此可分析出，Q放大于真实值、△t小于真实值，故由c=Q放/m△t的，吸热物质的比热容c将增大，即大于真实值；故此实验的最终结果是：如果被测物质是放热物质，则测量值一定小于真实值；若是吸热物质，则测量值一定大于真实值；故选D 2、费米根据侦探小说得知，一具尸体大约需要半天的时间才能从体温37℃降至25℃。另外还了解到，体重约60kg的正常人的比热与水相当，为4200J/(kg·℃），1kg葡萄糖完全分解释放的热量为1.6×107J，此外，尸体的散热量大约为正常人在相同的时间内散热量的60%，根据这些数据估算一个正常人体内每天必须补充的葡萄糖为（A ） A．630g B．63g C．840g D．84g 【解析】一具尸体大约需要半天时间的散热量： Q1=Cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×60kg×（37℃-25℃）=3.024×106J 正常人一天内的散热量：Q2=Q1÷60%×2=3.024×106J÷0.6×2=1.008×107J m=Q2/q=1.008×107J/1.6×107J=0.63kg=630g。故选A 3、190型柴油机汽缸直径为90mm，活塞冲程是100mm，做功冲程中燃气的平均压强为69.3N/cm2。 （1）求做功冲程中燃气所做的功； （2）如果曲轴每分钟转2000圈，求此柴油机的功率。 【难度】★★★【答案】（1）440.75J（2）7346W 【解析】（1）气缸横截面积为S=π×（90mm）2/4=6358.5mm2≈63.6cm2 燃气对活塞的平均压力：F=pS=69.3N/cm2×63.6cm2≈4407.5N 一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W1=FL=4407.5N×0.1m=440.75J （2）飞轮转速：2000r/min=100/3r/s ∵一个工作循环飞轮转2圈，完成4个冲程，做功一次 ∴每秒共有50/3个工作循环，对外做功50/3次 该柴油机每秒做的功：W=440.75J×50/3≈7346J 柴油机的功率为：P=W/t=7346W 1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功初三物理暑假课程 学科网（北京）股份有限公司 $