第06讲 热机的效率（暑假预习讲义）新九年级物理新教材人教版

第06讲 热机的效率 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念建构：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 热值 热机效率 效率计算 节能措施环保 1.掌握热值的概念、物理意义与单位，区分固体液体燃料、气体燃料的热值单位。 2.牢记热值计算公式Q放=mq、Q放=Vq，熟练开展燃料放热相关计算，能对比不同燃料热值大小。 3.理解热机效率定义，看懂燃料燃烧后能量流向示意图，明确各类能量损耗去向。 4.熟练掌握加热效率、热机效率的计算公式，结合吸热公式完成综合计算题。 5.归纳总结提高热机效率的实用方法。 6.了解燃料利用带来的环境污染问题，知晓燃料合理利用与环保的相关举措。 学习重点：热值概念与放热计算、热机效率的计算、提高热机效率的途径。 学习难点：热机效率综合计算题、结合图像分析燃料能量损耗占比。 情｜境｜启｜思 热机工作时需要消耗煤、汽油、柴油等燃料，对外做功的目的是将燃料中的化学能转化为机械能。热机中燃料燃烧释放的热量能被完全利用吗？ 概｜念｜构｜建 1、燃料热值定义：1kg 燃料完全燃烧放出的热量；公式 ；单位J/kg，燃料固有属性。 2、热机效率公式；损耗来自废气、散热、机械摩擦，。 3、提升效率方法： 。 深｜研｜精｜炼 知识点01 燃料的热值 1、燃料 （1）燃料的种类：燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。 （2）燃料燃烧时能量转化：燃料在燃烧时将 转化为内能。 2、燃料的热值：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，符号时q。 （1）对于气体燃料而言，热值的定义是1m3的某种燃料完全燃烧时放出的热量。 （2）热值是燃料的一种属性；热值的大小只与燃料的种类有关。 （3）热值单位： ，读作焦每千克。 （4）公式：Q=mq：其中M——燃料的质量——单位 ；q——燃料的热值——单位 。 Q——燃烧放出的热量——单位 。 （5）热值的物理意义：热值表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量的多少；如木炭的热值为3.40×107J/kg，表示完全燃烧1kg的木炭，放出的热量是3.40×107J。 特别提醒 （1）“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽。1 kg的某种燃料，只有在完全燃烧时放出热量的大小，在数值上才等于这种燃料的热值。如果没有完全燃烧，放出的热量比按热值计算出的热量要小。 （2）热值是燃料本身的一种性质,它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧、放出热量的多少均没有关系，同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值不同。 4、比较不同燃料的热值大小 （1）准备实验器材：‌需要准备铁架台、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计各两只，‌以及适量的水和两种不同的燃料（‌如酒精和汽油）‌。‌ （2）设置实验装置：‌按照实验装置图依次将燃料盒、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计自下而上固定好。‌ （3）控制变量：‌确保两种燃料的质量相同，‌燃烧的时间相同，‌加热相同质量的同种液体。‌ （4）进行实验：‌在两个烧杯中倒入质量相同、‌初温相同的水；‌在燃料盒中倒入质量相等的适量酒精和汽油；‌分别点燃酒精和汽油，‌加热烧杯内的水，‌直到燃料燃尽。‌记录数据：‌燃料燃尽后，‌记录两烧杯内水升高的温度△t。‌ （5）分析结果：‌比较两装置中烧杯内水升高的温度△t，‌升高的温度越高，‌表明水吸收的热量越多，‌进而表明燃料的放热能力越强。 【例1】小明家有辆排量为1.6L的汽车。 (1)汽油的热值为，说明1kg汽油_______燃烧放出的热量为。 (2)汽车行驶100km油耗约为5kg。若这些汽油完全燃烧，可放出_______J热量，燃油汽车产生的_______对环境会造成污染。 【探究归纳】燃料按状态分为固、液、气三类，燃烧时化学能转化为内能；热值是燃料固有属性，固体液体以1kg、气体以1m³完全燃烧放热定义，只由燃料种类决定。 【即练1】“汽车涡轮增压”的原理如图所示：发动机排出的高温废气冲击涡轮运转，带动同轴的叶轮高速转动，叶轮将新鲜空气压缩后推进到汽缸中，获得更高的燃烧效率。关于汽车的涡轮增压，下列说法错误的是（　　）    A．加油时能闻到汽油味是因为分子在不停地运动 B．充足的空气能使汽油充分燃烧，热值变大 C．增压系统压缩气体时对气体做功，气体的内能变大 D．涡轮增压汽车与普通汽车相比，效率提高了 【即练2】火箭发射台下的水池内需注入大量的水用来吸热降温，这是利用了水的___________大的特性；火箭采用液氢作为燃料，燃料燃烧时将___________能转化为内能，随着燃料的减少，其燃料的热值___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【即练3】题图所示是鲲龙AG600执行森林灭火任务。已知：燃油热值，，求： (1)飞机总质量为60t，求其静止漂浮在水面所受的浮力； (2)若单程水平距离为300km，水平推力，求水平推力做的功； (3)若单程消耗燃油500kg，求燃油完全燃烧放出的热量。 知识点02 热机的效率 1、燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。 2、锅炉的效率 （1）锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。 （2）提高锅炉燃料利用率的途径：一、让燃料尽可能 ，如将煤研磨成粉状，加大进风量等；二、减少热量 ，如加大有效受热面积等。 3、热机效率 （1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的 。 （2）计算公式： 对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。 （3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。 （4）常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。 4、提高热机效率的主要途径 （1）改善燃烧的条件，使燃料尽可能 （将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）。 （2）减少各种 （I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）。 （3）在热机设计和制造上，采用先进的技术。 （4）保障 ，减少机械摩擦。 特别提醒：对于热机效率可与机械效率进行对比理解，热机效率是衡量热机性能好坏的一个重要参数，要提高热机的效率就是要提高热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，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。 【例2】2025年11月17日，国产大飞机C919首次亮相迪拜航展并进行飞行演示，向全球展示中国民航工业实力。在一段水平飞行表演中，C919以的速度匀速航行，消耗航空燃油，发动机的平均功率为，航空燃油的热值为，则： (1)消耗的航空燃油完全燃烧放出多少热量？ (2)飞机在水平航行过程中发动机做的功是多少？ (3)发动机的效率是多少？ 【探究归纳】提高热机效率的方法：尽量让燃料充分燃烧；设法利用废气的能量；减少能量损失；保证良好的润滑。 【即练4】如图在易拉罐内装适量水，瓶口密封安装一根吸管并正对风扇。点燃下方蜡烛后，前方的小风扇转动起来。下列说法不正确的是（　　） A．罐内的水在加热过程中，温度升高，内能增加 B．蜡烛用掉一部分后，蜡烛的热值不变 C．将蜡烛改成热值更大的燃料，装置效率提高 D．风扇被转动和热机做功冲程的能量转化相同 【即练5】如图甲所示，用力将活塞迅速下压，玻璃筒内硝化棉燃烧起来，该过程中的能量转化与四冲程汽油机的_______冲程相同。某单缸四冲程汽油机飞轮转速为3000r/min，则每秒对外做功_______次。若每次对外做功115J，该汽油机的效率为25%，连续工作1小时需消耗汽油__________kg（q汽油=4.6×107J/kg）。 【即练6】如图是我国某舰艇在护航行驶过程的示意图，该舰艇在平静的海面上静止时，舰艇底最低点到水面的竖直距离为。若某段护航行驶过程中，该舰艇在平静的海面上平稳的匀速直线航行了，发动机做的有用功为。已知：海水的密度，g取，该舰艇所用燃料的热值。求： (1)该舰艇在平静的海面上静止时，海水对舰艇底最低点的压强。 (2)该段航行过程中，发动机提供的前进的动力。 (3)若该段航行过程中，消耗燃料的质量是，则该舰艇发动机的效率。 一、单选题(共8题) 1．“春天很短，露营趁早”，阳春四月，不少市民选择在灞河边“围炉煮茶”，感受春意。如图所示，茶壶在炭炉上慢煮，茶香四溢，壶盖“跳动”。下列分析正确的是（　　） A．茶香四溢说明分子在永不停息的无规则运动中 B．木炭燃烧时内能转化为化学能 C．木炭燃烧越充分，热值越大 D．壶盖“跳动”与汽油机压缩冲程的能量转化相同 2．醋作为美食中的调味品，在我国有悠久的历史，《齐民要术》中就记载了醋的制作工艺。如图所示为酿醋过程中将大豆进行蒸煮的情境。下列说法正确的是（　　） A．蒸煮大豆的过程中大豆的内能增加，是通过做功的方式改变内能 B．柴灶上方的“白气”，是空气液化形成的小水珠 C．蒸煮大豆的过程中能闻到大豆的香味，是扩散现象 D．随着木柴的燃烧，木柴的热值逐渐变小 3．如图是火箭发动机工作示意图。输送装置将燃料和氧化剂输送到燃烧室燃烧，产生气体喷出推动火箭前进。下列说法正确的是（      ） A．燃料燃烧时化学能转化为内能 B．燃料箱燃料减少，燃料热值减小 C．燃烧放出热量越多，燃料热值越大 D．火箭前进时，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能 4．跨学科实践活动中，合作小组利用易拉罐自制了简易“蒸汽机”。点燃蜡烛，给易拉罐中的水加热。喷嘴喷出的蒸汽成功让风车旋转。下列说法正确的是（     ） A．蜡烛燃烧时，内能转化为化学能 B．水的温度升高时，其比热容变大 C．为提高蒸汽机效率，可加大火量 D．该实验展现热机做功冲程的能量转化 5．2025年10月31日23时44分，搭载着神舟二十一号载人飞船的长征二号F遥二十一运载火箭（如图）在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是（     ） A．使用液氢作燃料，是因为液氢的比热容较大 B．火箭点火时，底座的温度升高，内能增大 C．火箭“体内”的液氢燃料温度降至-253℃时，内能为零 D．火箭搭载着飞船升空的过程中，飞船的重力势能越来越小 6．甗（yǎn）是我国古代一种独特的蒸食用具，如图所示，其形状与鼎相似，主要功能是以木材为燃料煮水。上半部分是甑（zèng），用于蒸熟其内的食物。下列说法正确的是（     ） A．木材烧水时燃烧越充分，其热值越大 B．水沸腾后继续加热，水温将持续升高 C．停止加热，鬲中的水含有的热量会慢慢减少 D．蒸熟食物的过程是通过热传递改变食物的内能 7．中国翼龙-3无人机搭载的重油发动机，如图所示，它相比传统汽油发动机，具有续航时间长、抗爆性好的特点。重油的热值高于汽油（），若两种发动机输出功率相同（即单位时间内对外做的有用功相同），则在相同工作时间内（   ） A．重油发动机消耗的燃料质量一定更小 B．汽油发动机的热机效率一定更低 C．重油发动机燃料燃烧释放的总能量一定更多 D．两者燃料燃烧释放的内能转化为有用功的比例可能相同 8．同学们选择相同的实验器材分小组探究冰的熔化规律。用酒精灯加热50 g的碎冰块，绘制了三条温度随时间变化的图像（如图），单位时间内物体吸收的热量相等，忽略蒸发等次要因素。已知，，，下列说法错误的是（　　） A．熔化过程用时6 min，虽然冰块的温度不变，但内能增大 B．图中正确表示水吸收热量，温度随时间变化的图线是CF C．0~4 min，至少需要燃烧的酒精 D．由图像可知，第16 min时水的温度是4℃ 二、填空题(共6题) 9．2025年11月3日，长征七号改运载火箭在中国文昌航天发射场点火起飞，如图所示。火箭利用液氢作为燃料是因为液氢______。火箭发动机主要通过_______（选填“做功”或“热传递”）的方式获得机械能。 10．质量为20 kg的水，温度从20 ℃升高到70 ℃，需要吸收的热量是_____J，这些热量如果由热值为的酒精完全燃烧提供，至少需要消耗_____kg的酒精。[] 11．随着经济的发展，汽车已成为人们常用的交通工具。汽车应用了许多物理知识，请你回答下列有关问题：（）完全燃烧2kg汽油释放的能量为______J；汽车刹车时，为防止刹车片过热造成刹车失灵要向刹车片喷水降温，这是通过______方式改变刹车片的内能；一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是1800r/min，此汽油机每个汽缸每秒钟完成______个做功冲程。 12．在“探究水沸腾前后温度变化的特点”实验中，已知水的比热容为，用酒精灯将0.1kg初温为75℃的水加热到90℃的过程中，水吸收的热量为________J，酒精在燃烧的过程中热值________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 13．“煮酒论英雄”是《三国演义》中的著名典故。将米酒加热后饮用，这是通过_______的方式来改变“酒”的内能。将米酒从加热至，至少需要吸收_______J热量。酒的主要成分是乙醇，将一定比例的乙醇和汽油混合，可以制成车用乙醇汽油。一台单缸四冲程汽油机飞轮转速为50 r/s，使用乙醇汽油时单次做功冲程喷油，该汽油机的热效率为40%，则该汽油机的每秒输出机械能_______J。（已知：，） 14．某景区最新推出了一款太阳能观光车，若该车的顶部太阳能电池板的面积为，5h内接收到的太阳能为，太阳能电池板接收的太阳能转化成了的电能。则该车太阳能电池的光电转化效率是_____；若该观光车的电能转化为机械能的效率为80%，该车满载时水平方向的阻力约为1000N，充满电后最多能行驶_____m；若上述机械能由效率为30%的内燃机提供，需消耗1.2kg的燃油，则燃油的热值是_____J/kg。 三、实验题(共2题) 15．如图所示，A、B、C三个实验装置完全相同，燃料质量都为10g，烧杯内液体的质量都相同。若比较不同燃料的热值应选择 ___________两个装置，当温度计的示数变化相同时，燃料剩下的越多，则燃料的热值 ___________（选填“越大”或“越小”）。若比较不同物质的吸热能力，当燃料燃烧相同时间，温度计示数变化越大的那杯液体吸热能力更 ___________（选填“强”或“弱”）。 16．小华学习了热学知识后，为了对比热容、热值的理解，设计如下实验，可完成吸热能力实验和热值实验。甲、乙、丙三个装置，燃料和液体除种类不同之外，质量完全相同，其他装置完全相同。 (1)为了研究不同物质的吸热能力，利用其中__________（甲/乙/丙）两幅图进行实验，根据数据做出了两种液体的温度随时间变化的关系图，如图2所示； ①实验中不同物质的吸热多少是通过________来反映比较的（温度计示数变化/加热时间）； ②已知b液体的比热容是，则a液体的比热容是________； (2)为了研究不同燃料的热值，正确选择其中________（甲/乙/丙）两幅图进行实验。在实验前用天平测出了两烧杯中液体的质量相同、燃料的质量相同，这样可以通过________（温度计示数变化/加热时间）直观感知哪种燃料的热值大。若a、b液体的比热容已知，记录相关数据，可以计算出吸收热量和燃料放出的热量，从而计算燃料热值。但此方法计算的热值与实际燃料热值相比________（偏大/偏小/不变）。 四、计算题(共3题) 17．某款轿车在水平路面上进行测试时，以20m/s的速度匀速行驶了10min，消耗燃油0.8kg，轿车发动机的牵引力是1000N。燃油的热值为J/kg。求： (1)0.8kg燃油完全燃烧产生的热量； (2)轿车发动机所做的有用功； (3)轿车发动机的能量转化效率（保留整数）。 18．某工地一台质量为8000kg的推土机，它与地面接触的总面积为，推土机在水平的地面上匀速直线行驶10min，消耗柴油6kg，此过程中发动机功率为172kW。（g取10N/kg，），求： (1)推土机静止在水平地面时，重力是多少?对地面的压强是多少? (2)在水平的地面上匀速直线行驶过程中，发动机做的功是多少? (3)推土机匀速行驶时，发动机的效率是多少? 19．在“比较电动汽车与燃油汽车”的跨学科实践中，小明收集到某油电混合动力汽车相关信息：①汽车（含驾驶员）质量m＝1.6t，电池最大储能能量，当电能剩余时必须重新充电才能继续行驶；②汽车以60km/h的速度沿水平道路行驶时所受阻力f为车重的0.05倍；③电动机能量转化效率。（g取10N/kg） (1)求该汽车充满电后，在纯电模式下以60km/h的速度沿水平道路行驶的最大里程； (2)在某次测试中，在燃油模式下，汽车以60km/h的速度沿水平道路匀速行驶125km消耗了8kg的汽油，同时电池电量增加11kW·h。不考虑燃油燃烧对汽车质量的影响，汽油热值，求燃油发动机效率。（结果保留到0.1%） 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第06讲 热机的效率 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念建构：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 热值 热机效率 效率计算 节能措施环保 1.掌握热值的概念、物理意义与单位，区分固体液体燃料、气体燃料的热值单位。 2.牢记热值计算公式Q放=mq、Q放=Vq，熟练开展燃料放热相关计算，能对比不同燃料热值大小。 3.理解热机效率定义，看懂燃料燃烧后能量流向示意图，明确各类能量损耗去向。 4.熟练掌握加热效率、热机效率的计算公式，结合吸热公式完成综合计算题。 5.归纳总结提高热机效率的实用方法。 6.了解燃料利用带来的环境污染问题，知晓燃料合理利用与环保的相关举措。 学习重点：热值概念与放热计算、热机效率的计算、提高热机效率的途径。 学习难点：热机效率综合计算题、结合图像分析燃料能量损耗占比。 情｜境｜启｜思 热机工作时需要消耗煤、汽油、柴油等燃料，对外做功的目的是将燃料中的化学能转化为机械能。热机中燃料燃烧释放的热量能被完全利用吗？ 概｜念｜构｜建 1、燃料热值定义：1kg 燃料完全燃烧放出的热量；公式Q放=mq；单位J/kg，燃料固有属性。 2、热机效率公式；损耗来自废气、散热、机械摩擦，。 3、提升效率方法：改良构造、充分燃烧、减小摩擦。 深｜研｜精｜炼 知识点01 燃料的热值 1、燃料 （1）燃料的种类：燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。 （2）燃料燃烧时能量转化：燃料在燃烧时将化学能转化为内能。 2、燃料的热值：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，符号时q。 （1）对于气体燃料而言，热值的定义是1m3的某种燃料完全燃烧时放出的热量。 （2）热值是燃料的一种属性；热值的大小只与燃料的种类有关。 （3）热值单位：焦/千克（J/kg），读作焦每千克。 （4）公式：Q=mq：其中M——燃料的质量——单位千克（kg）；q——燃料的热值——单位焦/千克（J/kg）。 Q——燃烧放出的热量——单位焦耳（J）。 （5）热值的物理意义：热值表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量的多少；如木炭的热值为3.40×107J/kg，表示完全燃烧1kg的木炭，放出的热量是3.40×107J。 特别提醒 （1）“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽。1 kg的某种燃料，只有在完全燃烧时放出热量的大小，在数值上才等于这种燃料的热值。如果没有完全燃烧，放出的热量比按热值计算出的热量要小。 （2）热值是燃料本身的一种性质,它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧、放出热量的多少均没有关系，同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值不同。 4、比较不同燃料的热值大小 （1）准备实验器材：‌需要准备铁架台、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计各两只，‌以及适量的水和两种不同的燃料（‌如酒精和汽油）‌。‌ （2）设置实验装置：‌按照实验装置图依次将燃料盒、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计自下而上固定好。‌ （3）控制变量：‌确保两种燃料的质量相同，‌燃烧的时间相同，‌加热相同质量的同种液体。‌ （4）进行实验：‌在两个烧杯中倒入质量相同、‌初温相同的水；‌在燃料盒中倒入质量相等的适量酒精和汽油；‌分别点燃酒精和汽油，‌加热烧杯内的水，‌直到燃料燃尽。‌记录数据：‌燃料燃尽后，‌记录两烧杯内水升高的温度△t。‌ （5）分析结果：‌比较两装置中烧杯内水升高的温度△t，‌升高的温度越高，‌表明水吸收的热量越多，‌进而表明燃料的放热能力越强。 【例1】小明家有辆排量为1.6L的汽车。 (1)汽油的热值为，说明1kg汽油_______燃烧放出的热量为。 (2)汽车行驶100km油耗约为5kg。若这些汽油完全燃烧，可放出_______J热量，燃油汽车产生的_______对环境会造成污染。 【答案】(1)完全 (2) 废气 【详解】（1）根据热值的定义，热值是指单位质量的燃料完全燃烧时放出的热量。汽油的热值为，是指1kg汽油完全燃烧放出的热量是。 （2）若这些汽油完全燃烧，放出的热量 燃油汽车产生的“废气”对环境造成污染。 【探究归纳】燃料按状态分为固、液、气三类，燃烧时化学能转化为内能；热值是燃料固有属性，固体液体以1kg、气体以1m³完全燃烧放热定义，只由燃料种类决定。 【即练1】“汽车涡轮增压”的原理如图所示：发动机排出的高温废气冲击涡轮运转，带动同轴的叶轮高速转动，叶轮将新鲜空气压缩后推进到汽缸中，获得更高的燃烧效率。关于汽车的涡轮增压，下列说法错误的是（　　）    A．加油时能闻到汽油味是因为分子在不停地运动 B．充足的空气能使汽油充分燃烧，热值变大 C．增压系统压缩气体时对气体做功，气体的内能变大 D．涡轮增压汽车与普通汽车相比，效率提高了 【答案】B 【详解】A．加油时能闻到汽油味，是汽油分子发生的扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动，故A正确； B．热值是燃料本身的固有特性，只和燃料的种类有关，与燃料是否充分燃烧无关，充足空气只能让汽油燃烧更充分，不会改变汽油的热值，故B错误； C．压缩气体时，叶轮对气体做功，机械能转化为气体的内能，气体内能增大，故C正确； D．涡轮增压技术让汽油燃烧更充分，提高了能量的利用率，因此相比普通汽车，涡轮增压汽车的热机效率更高，故D正确。 本题选择说法错误的，故选B。 【即练2】火箭发射台下的水池内需注入大量的水用来吸热降温，这是利用了水的___________大的特性；火箭采用液氢作为燃料，燃料燃烧时将___________能转化为内能，随着燃料的减少，其燃料的热值___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 比热容 化学 不变 【详解】水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同温度时能吸收更多热量，因此用水给发射台降温利用了水比热容大的特性。 燃料储存的是化学能，燃烧过程中消耗化学能，释放得到内能，因此是将化学能转化为内能。 热值是燃料本身的固有特性，只和燃料的种类有关，和燃料的质量多少无关，因此燃料减少时热值不变。 【即练3】题图所示是鲲龙AG600执行森林灭火任务。已知：燃油热值，，求： (1)飞机总质量为60t，求其静止漂浮在水面所受的浮力； (2)若单程水平距离为300km，水平推力，求水平推力做的功； (3)若单程消耗燃油500kg，求燃油完全燃烧放出的热量。 【详解】（1）飞机受到的重力 因为飞机漂浮在海面上，所以它受到的浮力 （2）水平推力做功 （3）燃油完全燃烧释放的热量 知识点02 热机的效率 1、燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。 2、锅炉的效率 （1）锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。 （2）提高锅炉燃料利用率的途径：一、让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等；二、减少热量损失，如加大有效受热面积等。 3、热机效率 （1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。 （2）计算公式： 对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。 （3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。 （4）常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。 4、提高热机效率的主要途径 （1）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）。 （2）减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）。 （3）在热机设计和制造上，采用先进的技术。 （4）保障良好的润滑，减少机械摩擦。 特别提醒：对于热机效率可与机械效率进行对比理解，热机效率是衡量热机性能好坏的一个重要参数，要提高热机的效率就是要提高热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，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。 【例2】2025年11月17日，国产大飞机C919首次亮相迪拜航展并进行飞行演示，向全球展示中国民航工业实力。在一段水平飞行表演中，C919以的速度匀速航行，消耗航空燃油，发动机的平均功率为，航空燃油的热值为，则： (1)消耗的航空燃油完全燃烧放出多少热量？ (2)飞机在水平航行过程中发动机做的功是多少？ (3)发动机的效率是多少？ 【详解】（1）已知消耗航空燃油的质量，热值，可得消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量 （2）已知飞机的速度，航行的距离，根据公式，可得 又因为发动机的平均功率，则发动机做的功 （3）发动机的效率 【探究归纳】提高热机效率的方法：尽量让燃料充分燃烧；设法利用废气的能量；减少能量损失；保证良好的润滑。 【即练4】如图在易拉罐内装适量水，瓶口密封安装一根吸管并正对风扇。点燃下方蜡烛后，前方的小风扇转动起来。下列说法不正确的是（　　） A．罐内的水在加热过程中，温度升高，内能增加 B．蜡烛用掉一部分后，蜡烛的热值不变 C．将蜡烛改成热值更大的燃料，装置效率提高 D．风扇被转动和热机做功冲程的能量转化相同 【答案】C 【详解】A．罐内的水在加热过程中，通过热传递的方式吸收热量，温度升高，内能增加，故A正确； B．热值与燃料的质量、燃烧程度等均无关，用掉一部分后，蜡烛的热值不变，故B正确； C．将蜡烛改成热值更大的燃料，虽然燃料完全燃烧放出的热量增加，但装置效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，由于不知道有用功如何变化，所以不能确定装置效率一定提高，故C错误； D．风扇被转动时，是内能转化为机械能，热机做功冲程也是内能转化为机械能，二者能量转化相同，故D正确。 本题选择不正确的，故选C。 【即练5】如图甲所示，用力将活塞迅速下压，玻璃筒内硝化棉燃烧起来，该过程中的能量转化与四冲程汽油机的_______冲程相同。某单缸四冲程汽油机飞轮转速为3000r/min，则每秒对外做功_______次。若每次对外做功115J，该汽油机的效率为25%，连续工作1小时需消耗汽油__________kg（q汽油=4.6×107J/kg）。 【答案】 压缩 25 0.9 【详解】用力下压活塞时，活塞对筒内空气做功，将机械能转化为空气的内能，使硝化棉温度升高燃烧，该能量转化过程与四冲程汽油机的压缩冲程相同；汽油机飞轮转速，四冲程汽油机每飞轮转2圈，完成1次对外做功，因此每秒对外做功次数为次； 汽油机1小时做的有用功 根据效率公式得，汽油完全燃烧放出的总热量 再根据得，消耗汽油的质量 【即练6】如图是我国某舰艇在护航行驶过程的示意图，该舰艇在平静的海面上静止时，舰艇底最低点到水面的竖直距离为。若某段护航行驶过程中，该舰艇在平静的海面上平稳的匀速直线航行了，发动机做的有用功为。已知：海水的密度，g取，该舰艇所用燃料的热值。求： (1)该舰艇在平静的海面上静止时，海水对舰艇底最低点的压强。 (2)该段航行过程中，发动机提供的前进的动力。 (3)若该段航行过程中，消耗燃料的质量是，则该舰艇发动机的效率。 【详解】（1）海水对舰艇底最低点的压强 （2）发动机提供的前进的动力 （3）燃料完全燃烧放出的总热量 舰艇发动机的效率 一、单选题(共8题) 1．“春天很短，露营趁早”，阳春四月，不少市民选择在灞河边“围炉煮茶”，感受春意。如图所示，茶壶在炭炉上慢煮，茶香四溢，壶盖“跳动”。下列分析正确的是（　　） A．茶香四溢说明分子在永不停息的无规则运动中 B．木炭燃烧时内能转化为化学能 C．木炭燃烧越充分，热值越大 D．壶盖“跳动”与汽油机压缩冲程的能量转化相同 【答案】A 【详解】A．茶香四溢是扩散现象，说明组成物质的分子在不停地做无规则运动，故A正确； B．木炭燃烧时将化学能转化为内能，故B错误； C．热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧情况等无关，故C错误； D．壶盖“跳动”，是水蒸气的内能转化为盖子的机械能，热机的压缩冲程是机械能转化为内能，故D错误。 故选A。 2．醋作为美食中的调味品，在我国有悠久的历史，《齐民要术》中就记载了醋的制作工艺。如图所示为酿醋过程中将大豆进行蒸煮的情境。下列说法正确的是（　　） A．蒸煮大豆的过程中大豆的内能增加，是通过做功的方式改变内能 B．柴灶上方的“白气”，是空气液化形成的小水珠 C．蒸煮大豆的过程中能闻到大豆的香味，是扩散现象 D．随着木柴的燃烧，木柴的热值逐渐变小 【答案】C 【详解】A．改变内能的方式分为做功和热传递，蒸煮大豆时，大豆吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式改变内能，故A错误； B．柴灶上方的“白气”是锅内逸出的高温水蒸气遇冷液化形成的小水珠，故B错误； C．能闻到大豆的香味，是香味分子不停地做无规则运动，扩散到空气中，属于扩散现象，故C正确； D．热值是燃料的固有特性，只与燃料的种类有关，和燃料的质量、燃烧程度无关，因此木柴燃烧过程中热值不变，故D错误。 故选 C。 3．如图是火箭发动机工作示意图。输送装置将燃料和氧化剂输送到燃烧室燃烧，产生气体喷出推动火箭前进。下列说法正确的是（      ） A．燃料燃烧时化学能转化为内能 B．燃料箱燃料减少，燃料热值减小 C．燃烧放出热量越多，燃料热值越大 D．火箭前进时，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能 【答案】A 【详解】A．燃料燃烧是化学反应，将化学能转化为内能，故A正确； BC．热值是燃料的特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，所以燃料箱燃料减少，热值不变。热值与放出热量的多少无关，故BC错误； D．火箭前进时，是将燃气的内能转化为机械能，由于有热量损失，燃料不可能全部燃烧等因素影响，燃料的化学能不可能全部转化为火箭的机械能，故D错误。 故选A。 4．跨学科实践活动中，合作小组利用易拉罐自制了简易“蒸汽机”。点燃蜡烛，给易拉罐中的水加热。喷嘴喷出的蒸汽成功让风车旋转。下列说法正确的是（     ） A．蜡烛燃烧时，内能转化为化学能 B．水的温度升高时，其比热容变大 C．为提高蒸汽机效率，可加大火量 D．该实验展现热机做功冲程的能量转化 【答案】D 【详解】A．蜡烛燃烧是化学反应，所以是化学能转化为内能，故A错误； B．比热容是物体的特性，不会随着温度的改变而改变。所以水的温度升高时，比热容不变，故B错误； C．热机效率是指做有用功的能量与放出总能量的比值，加大火量只会增加燃料燃烧时候的总能量，不能提升热机效率，故C错误； D．热机做功冲程是将内能转化成机械能的过程，图中的能量转化也是内能到机械能，所以该实验可以展现热机做功冲程的能量转化，故D正确。 故选D。 5．2025年10月31日23时44分，搭载着神舟二十一号载人飞船的长征二号F遥二十一运载火箭（如图）在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是（     ） A．使用液氢作燃料，是因为液氢的比热容较大 B．火箭点火时，底座的温度升高，内能增大 C．火箭“体内”的液氢燃料温度降至-253℃时，内能为零 D．火箭搭载着飞船升空的过程中，飞船的重力势能越来越小 【答案】B 【详解】A．火箭使用液氢作燃料，是因为液氢的热值大，故A错误； B．火箭点火时，底座吸收热量，内能增大，温度升高，故B正确； C．一切物体在任何情况下都具有内能，所以火箭“体内”的液氢燃料温度低至-253℃，内能不为零，故C错误； D．火箭搭载着飞船升空的过程中，飞船的质量不变，高度不断增大，重力势能越来越大，故D错误。 故选B。 6．甗（yǎn）是我国古代一种独特的蒸食用具，如图所示，其形状与鼎相似，主要功能是以木材为燃料煮水。上半部分是甑（zèng），用于蒸熟其内的食物。下列说法正确的是（     ） A．木材烧水时燃烧越充分，其热值越大 B．水沸腾后继续加热，水温将持续升高 C．停止加热，鬲中的水含有的热量会慢慢减少 D．蒸熟食物的过程是通过热传递改变食物的内能 【答案】D 【详解】A．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度无关。所以木材的热值是固定的，不会因为燃烧更充分而变大，故A错误； B．在标准大气压下，水的沸点是 100℃，水沸腾后继续加热，水吸收的热量会用于汽化，水温保持不变，故B错误； C．热量是一个过程量，不能说物体含有或具有多少热量，只能说吸收或放出热量，故C错误； D．蒸熟食物时，食物从水蒸气中吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式改变食物内能的，故D正确。 故选D。 7．中国翼龙-3无人机搭载的重油发动机，如图所示，它相比传统汽油发动机，具有续航时间长、抗爆性好的特点。重油的热值高于汽油（），若两种发动机输出功率相同（即单位时间内对外做的有用功相同），则在相同工作时间内（   ） A．重油发动机消耗的燃料质量一定更小 B．汽油发动机的热机效率一定更低 C．重油发动机燃料燃烧释放的总能量一定更多 D．两者燃料燃烧释放的内能转化为有用功的比例可能相同 【答案】D 【详解】A．当重油发动机消耗的燃料释放的热量较大时，由得，重油发动机消耗的燃料质量可能更大，故A不符合题意； B．若相同时间内，汽油发动机消耗的燃料释放的热量较小，由得，汽油发动机的热机效率一定更高，故B不符合题意； C．重油发动机燃料燃烧释放的总能量可能更多、可能相等、可能更小，故C不符合题意； D．当两者燃料燃烧释放的内能相同时，两者燃料燃烧释放的内能转化为有用功的比例相同，故D符合题意。 故选D。 8．同学们选择相同的实验器材分小组探究冰的熔化规律。用酒精灯加热50 g的碎冰块，绘制了三条温度随时间变化的图像（如图），单位时间内物体吸收的热量相等，忽略蒸发等次要因素。已知，，，下列说法错误的是（　　） A．熔化过程用时6 min，虽然冰块的温度不变，但内能增大 B．图中正确表示水吸收热量，温度随时间变化的图线是CF C．0~4 min，至少需要燃烧的酒精 D．由图像可知，第16 min时水的温度是4℃ 【答案】D 【详解】A．熔化过程是温度不变的阶段，图像中点开始熔化，点熔化结束，用时 冰是晶体，熔化时温度不变，但持续吸热，内能增大，故A正确； B．冰熔化后变成水后，，相同质量的水和冰，升高相同温度时，根据则水吸收的热量是冰吸收热量的2倍，故加热时间是冰的2倍，故图像是水的温度变化图像，故B正确； C．因为，所以 ，冰从升温到，温度变化，冰吸收的热量 酒精燃烧放热 由得 故C正确； D．内吸热，故每分钟吸热 熔化结束后，水从开始升温，到时，加热时间为 水吸收的热量为 根据得 水的初温是，故时温度为 故D错误。 本题选择说法错误的，故选D。 二、填空题(共6题) 9．2025年11月3日，长征七号改运载火箭在中国文昌航天发射场点火起飞，如图所示。火箭利用液氢作为燃料是因为液氢______。火箭发动机主要通过_______（选填“做功”或“热传递”）的方式获得机械能。 【答案】 热值大 做功 【详解】液氢的热值很高，在相同质量下，它完全燃烧能释放出比其他燃料更多的热量，从而为火箭提供巨大的能量。 火箭发动机工作时，高温高压的燃气膨胀对外做功，推动火箭运动，将内能转化为机械能，这属于通过“做功”的方式改变物体的能量状态。 10．质量为20 kg的水，温度从20 ℃升高到70 ℃，需要吸收的热量是_____J，这些热量如果由热值为的酒精完全燃烧提供，至少需要消耗_____kg的酒精。[] 【答案】 0.14 【详解】水的温度变化量，需要吸收的热量 假设无热量损失，此时酒精完全燃烧放出的热量等于水吸收的热量，即。根据燃料燃烧放热公式，需要消耗酒精的质量 11．随着经济的发展，汽车已成为人们常用的交通工具。汽车应用了许多物理知识，请你回答下列有关问题：（）完全燃烧2kg汽油释放的能量为______J；汽车刹车时，为防止刹车片过热造成刹车失灵要向刹车片喷水降温，这是通过______方式改变刹车片的内能；一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是1800r/min，此汽油机每个汽缸每秒钟完成______个做功冲程。 【答案】 热传递 15 【详解】完全燃烧2kg汽油释放的能量为 改变内能的方式分为做功和热传递，喷水降温是热量从高温的刹车片转移到水中，通过热传递减少刹车片内能，降低温度；转速，即每秒曲轴转30圈，四冲程汽油机每完成1个做功冲程，曲轴需要转2圈，因此每秒做功冲程个数为个。 12．在“探究水沸腾前后温度变化的特点”实验中，已知水的比热容为，用酒精灯将0.1kg初温为75℃的水加热到90℃的过程中，水吸收的热量为________J，酒精在燃烧的过程中热值________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 不变 【详解】水升高的温度 水吸收的热量 热值是燃料的固有特性，仅与燃料的种类有关，和燃料的质量、燃烧状态均无关，所以酒精在燃烧过程中热值不变。 13．“煮酒论英雄”是《三国演义》中的著名典故。将米酒加热后饮用，这是通过_______的方式来改变“酒”的内能。将米酒从加热至，至少需要吸收_______J热量。酒的主要成分是乙醇，将一定比例的乙醇和汽油混合，可以制成车用乙醇汽油。一台单缸四冲程汽油机飞轮转速为50 r/s，使用乙醇汽油时单次做功冲程喷油，该汽油机的热效率为40%，则该汽油机的每秒输出机械能_______J。（已知：，） 【答案】 热传递 【详解】改变物体内能的方式有热传递和做功，将米酒加热是通过热传递的方式，使米酒吸收热量，内能增大； 根据吸热公式，其中温度变化量，吸收的热量； 单缸四冲程汽油机飞轮每转动2圈完成一个工作循环，对外做功1次，因此每秒对外做功次数次。计算每秒的总喷油量 每秒燃料完全燃烧放出的热量 该汽油机的每秒输出机械能 14．某景区最新推出了一款太阳能观光车，若该车的顶部太阳能电池板的面积为，5h内接收到的太阳能为，太阳能电池板接收的太阳能转化成了的电能。则该车太阳能电池的光电转化效率是_____；若该观光车的电能转化为机械能的效率为80%，该车满载时水平方向的阻力约为1000N，充满电后最多能行驶_____m；若上述机械能由效率为30%的内燃机提供，需消耗1.2kg的燃油，则燃油的热值是_____J/kg。 【答案】 20% 1.728×104 4.8×107 【详解】[1]该车太阳能电池的光电转化效率是 [2]充满电后最多可输出的机械能为 匀速行驶时牵引力，由公式可得， [3]燃料燃烧放出的热量为 燃油的热值为 三、实验题(共2题) 15．如图所示，A、B、C三个实验装置完全相同，燃料质量都为10g，烧杯内液体的质量都相同。若比较不同燃料的热值应选择 ___________两个装置，当温度计的示数变化相同时，燃料剩下的越多，则燃料的热值 ___________（选填“越大”或“越小”）。若比较不同物质的吸热能力，当燃料燃烧相同时间，温度计示数变化越大的那杯液体吸热能力更 ___________（选填“强”或“弱”）。 【答案】 B、C 越大 弱 【详解】[1]若比较不同燃料的热值，应用质量相同的不同燃料加热相同物质，应选择B、C两个装置。 [2]当温度计的示数变化相同时，物质吸收的热量相同，燃料释放的热量相同，燃料剩下的越多，燃料燃烧的量越少，由得，燃料的热值越大。 [3]若比较不同物质的吸热能力，当燃料燃烧相同时间，物质吸收的热量相同，物质的质量相同，温度计示数变化越大的那杯液体吸热能力更弱。 16．小华学习了热学知识后，为了对比热容、热值的理解，设计如下实验，可完成吸热能力实验和热值实验。甲、乙、丙三个装置，燃料和液体除种类不同之外，质量完全相同，其他装置完全相同。 (1)为了研究不同物质的吸热能力，利用其中__________（甲/乙/丙）两幅图进行实验，根据数据做出了两种液体的温度随时间变化的关系图，如图2所示； ①实验中不同物质的吸热多少是通过________来反映比较的（温度计示数变化/加热时间）； ②已知b液体的比热容是，则a液体的比热容是________； (2)为了研究不同燃料的热值，正确选择其中________（甲/乙/丙）两幅图进行实验。在实验前用天平测出了两烧杯中液体的质量相同、燃料的质量相同，这样可以通过________（温度计示数变化/加热时间）直观感知哪种燃料的热值大。若a、b液体的比热容已知，记录相关数据，可以计算出吸收热量和燃料放出的热量，从而计算燃料热值。但此方法计算的热值与实际燃料热值相比________（偏大/偏小/不变）。 【答案】(1) 甲、丙 加热时间 (2) 甲、乙 温度计示数变化 偏小 【详解】（1）要研究不同物质的吸热能力，除了被加热物质的种类相同外，还应控制其它因素都相同，所以应选择甲、丙两图进行探究。 液体吸收的热量是肉眼不能直接观察到的，相同时间下同一燃料燃烧释放的热量相同，可根据转换法通过加热时间的长短来反映不同物质吸热的多少。 液体a和液体b的质量和初温均相同，由图可知，如果温度都升高，a需要的是时间是10min，b需要的时间是20min，即升高相同的温度，b吸收热量是a的2倍，由 得 （2）比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类相同而燃料不同，故应选择甲、乙两图进行实验。 实验中通过温度计示数变化来比较不同燃料完全燃烧放出的热量多少，温度计示数上升越多，说明燃料燃烧放出的热量越多。 此方法计算结果不可靠，因为燃料不能完全燃烧，燃料燃烧产生的热量不能完全被液体吸收，并存在热量损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小。 四、计算题(共3题) 17．某款轿车在水平路面上进行测试时，以20m/s的速度匀速行驶了10min，消耗燃油0.8kg，轿车发动机的牵引力是1000N。燃油的热值为J/kg。求： (1)0.8kg燃油完全燃烧产生的热量； (2)轿车发动机所做的有用功； (3)轿车发动机的能量转化效率（保留整数）。 【详解】（1）0.8kg燃油完全燃烧产生的热量 （2）轿车行驶的路程 轿车发动机所做的有用功 （3）发动机的能量转化效率 18．某工地一台质量为8000kg的推土机，它与地面接触的总面积为，推土机在水平的地面上匀速直线行驶10min，消耗柴油6kg，此过程中发动机功率为172kW。（g取10N/kg，），求： (1)推土机静止在水平地面时，重力是多少?对地面的压强是多少? (2)在水平的地面上匀速直线行驶过程中，发动机做的功是多少? (3)推土机匀速行驶时，发动机的效率是多少? 【详解】（1）推土机的重力 对地面的压强 （2）发动机做的功 （3）消耗柴油放出的总热量 发动机效率 19．在“比较电动汽车与燃油汽车”的跨学科实践中，小明收集到某油电混合动力汽车相关信息：①汽车（含驾驶员）质量m＝1.6t，电池最大储能能量，当电能剩余时必须重新充电才能继续行驶；②汽车以60km/h的速度沿水平道路行驶时所受阻力f为车重的0.05倍；③电动机能量转化效率。（g取10N/kg） (1)求该汽车充满电后，在纯电模式下以60km/h的速度沿水平道路行驶的最大里程； (2)在某次测试中，在燃油模式下，汽车以60km/h的速度沿水平道路匀速行驶125km消耗了8kg的汽油，同时电池电量增加11kW·h。不考虑燃油燃烧对汽车质量的影响，汽油热值，求燃油发动机效率。（结果保留到0.1%） 【详解】（1）汽车质量 车重 又因为汽车以60km/h的速度沿水平道路行驶时所受阻力f为车重的0.05倍，故阻力 因为电池最大储能 ，当电能剩余时必须重新充电才能继续行驶，故实际可用电能 电动机能量转化效率，故机械能 又因为速度 ，牵引力 机械能用于克服阻力做功，故 故 （2）行驶距离 克服阻力做功 电池充电能量 总有用能量 又因为燃油质量 ，汽油热值 ，总能量 故燃油发动机效率 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $