2026年中考物理专题突破训练：热值及热机效率

2026年中考物理专题突破训练：热值及热机效率 1．油电混动汽车是指同时装备有两种动力源（热动力源和电动力源）的汽车，越来越受到大众的青睐。当需要高速行驶或蓄电池电量过低时，内燃机就会启动，此时内燃机给蓄电池充电，蓄电池向电机输送能量驱动汽车前进。在某次测试中内燃机不断给蓄电池充电，且汽车以60km/h的速度水平匀速直线行驶了50min。 (1)内燃机带动发电机给蓄电池充电时，蓄电池相当于________（选填“电源”或“用电器”）。 (2)在该次测试中，所用燃料的热值为4.6×107J/kg，消耗4kg燃料，这些燃料完全燃烧释放的热量是多少？ (3)若在该次测试中，汽车所受阻力恒为1000N，则汽车牵引力做的功是多少？ (4)若该油电混动汽车内燃机的效率为40%，该次测试中，蓄电池的电能增加多少？（忽略蓄电池发热和蓄电池驱动电机时造成的热损失） 2．如图是我国一艘舰艇完成航行试验后归航的情景。在某段行程中，该舰艇在平静海面上匀速直线航行了30km，用时0.5h，发动机的牵引力做功。已知该舰艇发动机的效率为30%，所用燃油的热值。请计算舰艇在这段行程中： (1)匀速直线航行的速度。 (2)发动机的牵引力。 (3)所需燃油的质量。 3．如图所示为中国制造的世界充电最快公交车，该公交车采用超级电容作为电能存储设备，这种超级电容安全环保，可反复充放电100万次以上，使用寿命长达十年。与该车相匹配的充电桩安装在各公交站点，假设充电10秒，可让公交车持续正常行驶5km。若此公交车满载时的质量为，沿直线正常匀速行驶时，公交车受到的平均阻力f为车重G的0.02倍。 (1)已知公交车轮胎与水平地面的总接触面积为0.3m2，则公交车满载时对地面的压强为多大？ (2)该公交车行驶5km所做的功是多少？ (3)若该车正常行驶时电能转化为机械能的效率为50%，则充电10秒从充电桩获得的能量相当于完全燃烧多少千克汽油所释放的能量？（） 4．为响应“碳中和”号召，某家庭计划用新能源电动车替换燃油轿车，已知相关数据：电动车整车质量1200kg，轮胎与地面总接触面积；某次出行，电动车以15m/s的速度匀速行驶30min，牵引力恒为400N。请解答下列问题： (1)电动车静止在水平地面时，对地面的压强是多少?（g取） (2)此次行驶中，电动车牵引力做的功是多少？ (3)若燃油车热效率为25%，做相同的功，需要完全燃烧多少千克汽油？（计算结果保留一位小数）（） 5．我国家用小汽车的普及率越来越高，某次测试，小汽车在一段平直的公路上匀速行驶了10km，受到的阻力是800N，消耗汽油0.7L。汽油的密度，热值，求： (1)该汽车牵引力做的功； (2)完全燃烧0.7L汽油放出的热量； (3)此次测试汽车发动机的效率。 (4)请根据你所学知识，为提升该汽车发动机效率提供可操作方案。 6．如图甲是某学校食堂购置了一批加热餐台，通电后，加热容器中的水为上方饭菜提供所需的热量，如图甲所示。图乙为保温台的简化电路图，为电源开关，为温控开关，其发热元件是两根阻值不变的电热丝、。当餐盒里的食物温度降低到时，闭合；当温度达到时，断开。容器内水的质量为10kg，比热容为，加热器使用的电源电压恒为220V，加热器快速加热时的功率为2000W，保温时的功率为400W。求： (1)容器内水受到的重力； (2)的阻值； (3)加热器使用快速加热挡工作20min，可使水温升高，加热器对水加热的效率。 7．如图甲所示为梯度回收电池后制作的家用储能柜，已知储能柜输出电压为220V，最大输出电流为5A。小泽家外出野炊时使用储能柜的场景如图乙所示，电饭锅和烧水壶通过插线板与储能柜的连接方式如图丙所示，电饭锅和烧水壶均正常工作。 (1)电池供电时，主要涉及的能量转化是______能转化为______能； (2)在1标准大气压下，利用烧水壶将0.5L初温是12℃的水烧开需要12min，求该烧水壶的加热效率[，计算结果保留至0.1%]； (3)求在图乙中，最多还能接入电功率为多少的用电器。 8．小明家响应国家家电“以旧换新”惠民政策，置换了一台储水式电热水器，其铭牌如下表，工作原理如下图，、是储水箱中加热器内的电阻，为漏电保护开关，为温控开关。已知，。求： 额定加热功率 2000W 额定电压 220V 额定保温功率 400W 防水等级 IPX4 温度范围 室温 额定容量 50L 加热方式 双管加热 内胆材质 金属板搪瓷 (1)该电热水器保温挡正常工作2小时消耗的电能； (2)电阻的阻值； (3)该电热水器在加热状态下正常工作40min，恰好使额定容量的水温度升高20℃，求此过程它的加热效率。 9．“创新”小组的同学们调查发现，雨雪天气里汽车后视镜会变模糊，影响行车安全。同学们设计了给后视镜除雾、除霜的加热电路。如图是加热电路原理图，电源电压100V，加热电阻R1与R2阻值均为100Ω，电路低温挡除雾，高温挡除霜。同学们对电路进行模拟测试，其中开启除霜模式加热后视镜1min，用温度传感器测得其温度升高了6℃。已知后视镜玻璃质量约0.8kg，玻璃的比热容约，求： (1)低温挡除雾模式下，电路中的电流； (2)高温挡除霜的功率； (3)高温挡除霜模式下，电路的加热效率。 10．如图展示的是我国某企业于2025年推出的黄河X7氢燃料重卡，这款车体现了中国在新能源商用车领域的前沿技术。某次测试中，驾驶员驾驶着一辆黄河从地前往地送货，车及货物的总质量为，、两地相距约，驾车行驶时间为。已知该货车用氢气作为燃料，氢气的热值取，取。 (1)求测试车全程的平均速度； (2)若测试过程中，测试车所受的阻力为总重的，则整个测试过程中，测试车克服阻力做功的功率是多少? (3)若测试过程中共消耗氢气，求测试车发动机的效率。 11．某校2026年春学期“开学第一课”的主题是“健康第一”，小颖同学看到如图所示的阳光健身海报，决定每天放学回家由乘电梯改为爬楼梯。若小颖的质量为，家住11楼，每层楼高为3m，某次从1楼到11爬楼回家（爬升了10层楼）用时3min。求： (1)小颖这次爬楼克服重力做功的功率（取）； (2)这次爬楼所做的功相当于燃烧多少克脂肪放出的能量（脂肪的热值为）。 12．第四届国际工程机械展览会（CICEE）于2025年5月18日圆满闭幕，展会展出的盾构机可以实现一边挖掘隧道，一边在隧道内壁安装盾构管片，如图所示。某柴油盾构机满负荷工作时，最大推进力为在75s内向前推进了0.15m，盾构机推进时驱动系统的效率为30%（即燃料燃烧产生的能量中，有30%转化为盾构机推进的机械功）。安装的某个管片有效承压面积是，管片承受的压强是。已知柴油的热值为，求： (1)该盾构机满负荷工作时推进速度。 (2)该管片此时承受的压力。 (3)为满足推进需求，需要消耗多少千克柴油。 13．下表是一台常用的电热饮水机的铭牌数据，如图是它的电路原理图，它有加热和保温两种工作状态。 水桶容量 热水箱容量 额定电压 加热功率 保温功率 20L 1L 220V 1100W 110W (1)请说明温控开关S接通时，饮水机是处于加热状态还是处于保温状态？ (2)电阻和的阻值多大？ (3)电热饮水机正常工作时，7min内把满热水箱的水从20℃加热到沸腾，求电热饮水机的加热效率。（已知气压为1标准大气压，水的密度为，比热容是） 14．如图甲所示是我国自主研制的大型水陆两栖飞机“鲲龙”号，其具备强大的灭火救援能力，是国家应急救援体系建设必备的大型航空装备。某次起飞前，“鲲龙”号的质量为，轮胎与跑道的总接触面积为。“鲲龙”号以最大速度匀速直线飞行一段时间，消耗航空燃油，该过程中发动机的效率为40％。（航空燃油的热值为，g取） (1)起飞前，“鲲龙”号对水平跑道的压强是多少？ (2)“鲲龙”号以最大速度匀速直线飞行的过程中，发动机做的有用功是多少？ 15．如图是我国自行设计研制的“鲲龙”水陆两栖飞机。飞机使用四台相同的发动机，每台发动机的输出功率可达，飞机飞行消耗燃油。燃油的热值取。求： (1)飞机飞行发动机所做的有用功； (2)燃油完全燃烧放出的热量； (3)飞机发动机的效率； (4)燃油完全燃烧放出的热量被标准大气压下温度为20℃的水全部吸收，可以使水升高多少℃。（结果保留一位小数） 16．小明用零花钱给妈妈买了一款网红USB恒温杯，如甲图所示，只要将杯子装水放在杯垫上，就可以给水加热，这样妈妈就能随时喝到温水了。聪明的小明研究说明书后，发现其电路结构，如图乙所示，已知，，通过开关的断开和闭合可以实现“加热挡”和“保温挡”的控制。利用该电路“加热挡”可将100mL水从25℃加热至45℃，用时35min。已知水的密度为，水的比热容为。 求该过程中： (1)水吸收的热量； (2)加热挡的电功率； (3)此电路加热水的效率。 17．一辆氢气动力试验汽车，10min内汽车在平直路面上匀速行驶了1.2×104m，消耗了0.15kg的氢气，汽车发动机提供的牵引力为1.0×103N， 氢气的热值取1.4×108J/kg，g 取10N/kg 。求 ： (1)氢气完全燃烧放出的热量为多少； (2)牵引力做功的功率； (3)汽车发动机的效率。 18．目前，我国新能源汽车呈现多元化发展，天然气被公认为比较成熟的车用汽油、柴油的代用燃料。一辆天然气汽车在行驶过程中消耗了2.1kg天然气，汽车获得了的有用机械能，已知天然气的热值为。 (1)求完全燃烧2.1kg天然气放出的热量。 (2)求汽车发动机的效率。 (3)若2.1kg天然气完全燃烧释放热量的10%被水吸收，水温从20℃升高到70℃，求水的质量。[水的比热容为] 19．如图所示，阳逻电厂现有总装机容量为240万千瓦，2025年9月，其四期扩建项目启动招标，拟新建两台66万千瓦超超临界燃煤机组（效率可达48%），替代即将退役的部分亚临界机组（效率为35%）。超超临界发电技术，通过将水加热至600℃以上，压力提升至31MPa以上，产生高温高压蒸汽驱动汽轮机发电。新机组供电煤耗可降至，预计于2027年底建成投运。（） (1)1万千瓦亚临界发电机组每小时发电，现有机组平均每天运行15小时，则每天可以发电多少？ (2)根据现有机组发电效率，可知每月（按30天算）发电厂消耗的煤炭是多少？ (3)电厂设备更新后全厂每年总发电量保持不变，总发电量的一半由新机组发出，已知煤炭价格为700元/吨。新机组运行后每年煤炭成本能节约多少亿元？ 20．图甲是我国某款油电混动汽车，行驶时发动机（内燃机）和驱动电机同时为汽车提供动力。关闭发动机后，动能除用于克服与地面摩擦做功外，其余能量全部通过驱动电机给蓄电池充电，工作原理如图乙所示。已知该车蓄电池组储存的最大电能是，若该车以80km/h的速度匀速行驶了1h，行驶过程中受到的阻力大小为900N，此过程中蓄电池的电能也增加了最大电能的20%。内燃机共消耗燃油6.25L。（燃油的热值为，燃油的密度为）。求 (1)燃油完全燃烧放出的热量为多少； (2)牵引力做的功是多少； (3)油电混动汽车发动机的效率是多少？ 第12页，共12页 第11页，共12页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．(1) 用电器 (2) (3) (4) 【分析】先根据电路元件的能量转化特点判断充电时蓄电池为用电器，再根据计算出燃料完全燃烧释放的热量，结合二力平衡与功的公式算出汽车牵引力做的功，最后通过热机效率公式求出内燃机有用总能量，减去牵引力做功得到蓄电池增加的电能。 【详解】（1）当内燃机带动发电机给蓄电池充电时，蓄电池消耗电能，因此相当于用电器。 （2）燃料完全燃烧释放的热量为 （3）汽车做水平匀速直线运动，牵引力与阻力是一对平衡力，故牵引力 汽车行驶的路程为 则汽车牵引力做的功为 （4）内燃机做的有用功为 忽略热损失，蓄电池增加的电能等于内燃机有用功减去牵引力做的功 2．(1) (2) (3) 【详解】（1）根据速度计算公式，舰艇匀速直线航行的速度 （2）根据功的计算公式，变形得发动机的牵引力 （3）根据热机效率公式，可得燃油完全燃烧放出的总热量 根据燃料放热公式，变形得所需燃油的质量 3．(1) (2) (3) 【详解】（1）公交车满载静止在水平地面上，对地面的压力等于自身总重力，公交车满载时总重力为 因此对地面的压强为 （2）公交车受到的平均阻力为 公交车匀速直线行驶，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，因此牵引力为 公交车行驶5km所做的功为 （3）已知电能转化为机械能的效率，由得，充电获得的总电能为 根据可得，需要汽油的质量为 4．(1) (2) (3) 【详解】（1）电动车静止在水平地面时，对地面的压力等于自身重力，电动车重力 则压力 轮胎与地面总接触面积 电动车静止在水平地面时，对地面的压强 （2）电动车行驶速度，行驶时间 则行驶路程 牵引力，则电动车牵引力做的功 （3）已知燃油车热效率 做相同的功，可得汽油完全燃烧放出的热量 汽油的热值，可得需要燃烧汽油的质量 5．(1) (2) (3) (4)定期维护发动机，减小机械摩擦带来的能量损耗 【详解】（1）由题意得，小汽车匀速行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力，故牵引力 行驶路程 则汽车牵引力做的功 （2）由题意得，消耗汽油的体积 则汽油的质量 完全燃烧汽油放出的热量 （3）汽车发动机的效率 （4）提升发动机效率的可操作方案：定期维护发动机，减小机械摩擦带来的能量损耗；使用清洁高品质燃油，提升燃烧效率；优化发动机结构，减少热量散失等。 6．(1) (2) (3) 【详解】（1）容器内水受到的重力 （2）电路分析：当闭合时，被短路，只有接入电路，总电阻最小；电源电压恒定，根据 ，电阻越小功率越大，因此此时为快速加热状态，加热功率。故 （3）水吸收的热量 加热时间 因此消耗的电能是 加热器对水加热的效率 7．(1) 化学 电 (2) (3) 【详解】（1）[1][2]电池供电时，将自身储存的化学能转化为电路的电能。 （2）水的体积 水的质量 1标准大气压下水的沸点为，水升高的温度 水吸收的热量 烧水壶正常工作，电压，电流，加热时间，烧水壶消耗的电能 烧水壶的加热效率 （3）由图可知，两个用电器为并联连接，根据并联电路的电流规律，干路电流等于各支路电流之和，已接入用电器的总电流 储能柜最大输出电流，剩余允许的最大电流 电路电压，因此最多可接入的电功率 8．(1)0.8kW·h (2)24.2Ω (3)87.5% 【详解】（1）电热水器保温挡正常工作2小时消耗的电能 （2）当闭合、接b时，被短路，只有接入电路，总电阻最小，电源电压不变，根据可知，此时总功率最大，为加热挡。电阻R2的阻值 （3）额定容量的水的质量 此过程中水吸收的热量 加热过程中消耗的电能 此过程它的加热效率 9．(1)0.5A (2)100W (3)64% 【详解】（1）由图可知，当开关S闭合、S1断开时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由可知，电路的总功率最小，处于低温挡除雾模式；根据串联电路的电阻的特点可知，低温挡除雾模式时电路的总电阻 低温挡除雾模式下，电路中的电流 （2）当开关S、S1都闭合时，只有R1工作，电路的总电阻最小，由可知，电路的总功率最大，处于高温挡除霜模式；高温挡除霜的功率 （3）高温挡工作时间 电路消耗的总电能 后视镜玻璃吸收的热量 加热效率 10．(1)90km/h (2) (3)62.5% 【详解】（1）测试车全程的平均速度 （2）测试车所受的阻力 则测试车克服阻力做功的功率 （3）测试车克服阻力做功为 氢气完全燃烧放出的热量为 则测试车发动机的效率 11．(1)95W (2)0.45 【详解】（1）从1楼到11爬楼，小颖上升的高度 小颖的重力为 小颖这次爬楼克服重力做的功为 小颖这次爬楼克服重力做功的功率为 （2）根据题意可知， 相当于燃烧脂肪的质量为 12．(1) (2) (3)0.5kg 【详解】（1）该盾构机满负荷工作时推进速度 （2）根据可得，该管片此时承受的压力 （3）盾构机推进的机械功 柴油完全燃烧放出的热量 根据可得，需要消耗柴油的质量 13．(1)加热状态 (2)， (3) 【详解】（1）当开关S接通时，被短路，电路只有接入，总电阻远小于S断开时与串联的总电阻。电源电压不变，根据功率公式可知总电阻越小，功率越大。大功率对应加热状态，故S接通时饮水机处于加热状态。 （2）S接通为加热状态，只有工作，已知额定电压，加热功率，则的阻值 S断开为保温状态，与串联，保温功率，电路总电阻为 因此的阻值 （3）热水箱容积 水的质量 1标准大气压下水沸点为，水温度变化 则水吸收的热量 加热时间 消耗的总电能 加热效率 14．(1) (2) 【详解】（1）当“鲲龙”号静止在水平跑道时，对跑道的压力大小等于所受自身重力，根据重力公式，则飞机的重力 此时对跑道的压力，根据压强公式，代入数据 （2）根据燃料完全燃烧放热公式，则航空燃油完全燃烧放出的热量 根据热机效率公式，则发动机做的有用功 15．(1) (2) (3)60% (4)49.5℃ 【详解】（1）由题，每台发动机的输出功率 又因为，且每架飞机有四台发动机，故飞机飞行发动机所做的有用功 （2）由题，燃油质量 故燃油完全燃烧放出的热量 （3）由题可得，飞机发动机的效率 （4）由于热量被水完全吸收，故 水的质量 由得， 16．(1) 8400J (2) 5W (3) 80% 【详解】（1）已知水的体积 水的质量 水升高的温度 水吸收的热量 （2）由电路图可知，当开关S₁、S₂都闭合时，电阻R₁被短路，电路为R₂的简单电路，此时电路中的总电阻最小。根据电功率公式可知，此时处于“加热挡”。 加热挡的电功率 （3）加热时间 加热挡消耗的电能 此电路加热水的效率 17．(1) (2) (3)57% 【详解】（1）氢气完全燃烧放出的热量 （2）牵引力所做的功 牵引力做功的功率 （3）汽车发动机的效率 18．(1) (2) (3) 【详解】（1）完全燃烧2.1kg天然气放出的热量 （2）汽车发动机效率 （3）由题意得，水吸收的热量 根据吸热公式，变形得水的质量 19．(1) (2) (3) 【详解】（1）总装机容量为240万千瓦，若1万千瓦亚临界发电机组每小时发电1万千瓦时，现有机组平均每天运行15小时，由得，则现有机组每天平均发电量 （2）现有机组每月平均发电量 由得，煤完全燃烧释放的热量为 由得月耗煤量 （3）更新后全厂年总发电量仍为 其中一半（）中新机组（250g/kW·h）承担，另一半（）仍由现有机组承担，则新机组年耗煤 现有机组发电煤耗为 现有机组年耗煤为 新机组运行后每年煤炭节约的质量为 已知煤炭价格为700元/吨。新机组运行后每年煤炭成本能节约 20．(1) (2) (3) 【详解】（1）燃油体积 由密度公式 得燃油质量 根据热值公式计算燃油完全燃烧放出的热量 （2）汽车匀速行驶，牵引力与阻力是平衡力，大小相等，因此牵引力 计算汽车行驶的路程 牵引力做功 （3）由题意得，蓄电池增加的电能 内燃机输出的总有用能量 发动机效率 答案第2页，共11页 答案第1页，共11页 学科网（北京）股份有限公司 $