14.3 热机的效率（暑假预科讲义）-2026-2027学年人教版物理九年级全一册

暑季研思・九年级全一册物理暑期培优专项讲义 14.3热机的效率 知识归纳与题型总结 考点01 热值 1、热值的概念：1kg（或1m3）某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。 2、热值单位：J/kg 或J/ m3 3、公式：Q＝qm 或Q＝qv（q为热值）。 4、热值是燃料本身的一种特性，它的大小只取决于燃料的种类，而与燃料的质量、放热多少无关。 考向01 热值的概念、单位和物理意义 【例1】热机的发明及广泛应用，使人类迈进了工业化社会，对人类社会的发展起到了重要作用。 (1)若汽油机的气缸中吸入汽油，则其完全燃烧后放出的热量为________J（汽油热值）；若汽油没有完全燃烧，其热值将________。（选填“变小”、“变大”或“不变”） (2)2025年4月24日，神舟二十号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道。火箭喷出高温燃气获得升空动力的过程与图________所示冲程的能量转化相同；火箭与大气剧烈摩擦使得火箭表面温度急剧升高，这是通过________的方式增大火箭的内能。 考向02 热值的公式及相关计算 【例2】100式主战坦克是我国推出的新一代主战坦克，全重控制在35－40吨级，相比99A减重近30%，其轻量化设计使得战略部署效率较传统重型坦克提升40%以上，特别适合高原、山地和两栖登陆作战。该型坦克动力系统采用国产1200马力柴油发动机＋辅助电机的混合动力方案，公路最大速度75km/h，越野速度60km/h，续航里程达800km，在－40℃低温环境下仍能正常启动。这套混合动力方案有助于降低行驶噪声与红外特征，提高隐蔽接敌和伏击条件下的生存性，既具备纯电静谧行驶能力，又能通过柴油机工作，将燃烧的内能转化为电能为电池充电增加续航。此外，100式主战坦克在相控阵雷达与智能感知系统、全域防护与反无人机体系、火力配置与体系作战能力等方面均展现出显著优势。它以轻量化、体系化、信息化与智能化为核心，开创了第四代坦克的“中国路径”，成为全球第四代主战坦克的新标杆。 (1)100式主战坦克以轻量化、______、信息化与智能化为核心。 (2)柴油机为电池增加续航时将______转化为电能。 (3)如图所示是100式坦克发动机______冲程的示意图。 (4)若某次任务中100式主战坦克消耗柴油180kg，输出的有用功为。柴油的热值为，100式坦克发动机的热机效率为______。 考向03 比较不同燃料的热值大小 【例3】小兵利用图示装置测算酒精的热值。燃烧皿和酒精的总质量为，烧杯中水的质量为，初温为，点燃酒精，当水温升高到时，立即熄灭火焰。该过程水吸收的热量_______。他想利用计算酒精的热值，还需进行的实验操作是_______，他所测算出的热值与真实值相比偏_______。 【对点1】运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较大的________（选填“比热容”或“热值”）；人们常用热水袋取暖，这是用________（选填“做功”或“热传递”）的方式改变物体的内能。 【对点2】酒精是实验室里常用的燃料，现用酒精灯来加热水，若酒精完全燃烧产生的热量有被水吸收，现在把、的水加热到，需要燃烧酒精______g。［，］ 【对点3】现探明中国南海海底有大量的可燃冰，已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多，1kg的可燃冰，燃 烧一半后，剩余可燃冰的热值_______ （选填“变大”“变小”或“不变”）。 考点02 热机效率 1、热机效率的概念：热机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做热机的效率。 2、公式：； 3、提高热机效率的途径：①使燃料充分燃烧；②尽量减小各种热量损失；③机器零件间保持良好的润滑、减小摩擦。 【归纳总结】热机效率是指热机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，计算公式为 ，其值总小于1，反映热机能量利用的有效程度。 考向01 热机效率的定义 【例1】如图是自制的简易热机模型，在矿泉水瓶的侧壁上钻一个小孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，在瓶口喷入液态酒精并盖上纸杯。按下电火花发生器的按钮后，酒精燃烧，纸杯飞出。下列说法正确的是（　　） A．纸杯被冲出，是机械能转化为内能，对应热机压缩冲程 B．气体推动纸杯过程中，瓶内气体内能减少 C．不断优化结构，可让该热机效率达到100% D．酒精燃烧越充分，酒精的热值就越大 考向02 热机燃料燃烧能量走向示意图 【例2】为了说明汽油机工作过程中的能量转化过程，王老师画了如图所示的汽油机工作过程能量流程图，已知汽油热值为。请完成下列计算： (1)该汽油机的热机效率； (2)该过程中消耗汽油的质量m。 考向03 加热效率的计算 【例3】某折叠卡式炉如图所示，它采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2 kg水，用卡式炉给水加热使之温度升高了50 ℃，丁烷完全燃烧释放了的能量。此过程通过________（选填“做功”或“热传递”）方式增大了水的内能，该卡式炉烧水的效率为________。水的比热容为。 考向04 热机效率的计算 【例4】阅读短文，回答问题 超超临界燃煤发电 水在发生物态变化时，存在一个特殊的临界点，当水的温度超过374℃同时压强超过22MPa后，它的气态和液态会完全融合，不再有明显的分界面，不再是传统意义上的气体或液体，这种特殊状态称为“超临界状态”，该状态下的物质称为“超临界流体”。超临界流体既具有气体的性质，可以很容易地压缩或膨胀，又像液体一样，具有较大的密度，但它的黏度比液体小，具有较好的流动性和导热性。 人们将超临界流体的这种性质用于燃煤发电，建设超临界燃煤发电机组，进一步研究发现燃煤发电效率随着蒸汽温度和压强的升高而提高，于是我国研究并建设超超临界燃煤发电机组，如图1所示。在2003年，我国“国家高技术研究发展计划”项目“超超临界燃煤发电技术”中，定义超超临界参数为压强≥25MPa，温度≥580℃。 2025年11月8日世界首台百万千瓦级650℃高效超超临界燃煤发电机组在我国开始建设，机组设计蒸汽压强为35MPa，蒸汽温度为650℃，达到目前世界范围内燃煤机组最高参数。与现有机组相比，该燃煤机组将进一步提升发电效率，同时发电1kW•h消耗的标准煤将降低至约250g[即供电煤耗约为250g/（kW•h）]，每年可减少二氧化碳排放量约45万吨。 该项目建成后将大幅提升煤电清洁高效利用水平，同时推动国产高端装备制造能力全面升级，为实现我国能源安全与“双碳”目标提供重要支撑。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)超临界流体具有较好的________，因此可用于超临界燃煤发电。 (2)请你提出进一步提高燃煤发电效率的办法：_____________。 (3)如图2所示，描述了水（）在不同温度和压强下所处的物质状态，其中A点对应的温度为0.01℃、压强为0.0006MPa，B点对应的温度为374℃，压强为22MPa。水在被实线所围成的①②③④四个区域中处于不同的物质状态，其中表示水是超临界流体的区域是（     ） A．① B．② C．③ D．④ (4)若标准煤的热值取，则650℃超超临界燃煤发电技术的发电效率约为________%。 考向05 提高热机效率的方法 【例5】热机效率是热机性能的重要指标，下列措施中，可以提高热机效率的是（     ） A．增加热机的工作时间 B．减少热机部件的摩擦 C．使用热值更小的燃料 D．增加废气带走的热量 考向06 燃料的利用和环境保护 【例6】在山东农村欢度新春佳节是很有年味的，比如“宰年猪、庆新年”。在用木柴烧水烹猪肉时，下列说法正确的是（　　） A．木材烧得很旺时木材的热值会变大 B．锅内猪肉温度升高时肉含有的热量增加 C．水和猪肉增加的内能等于木柴燃烧放出的热量 D．水蒸气推动锅盖的过程与汽油机做功冲程能量转化相同 【对点1】如图所示是四冲程汽油机某冲程的示意图，该汽油机飞轮转速为3600r/min，则下列说法正确的是（     ） A．该冲程为压缩冲程，将机械能转化为内能 B．该冲程用做功的方式，减小了气缸内物质的内能 C．该汽油机正常工作时，1s对外做功60次 D．汽油机的效率越高，则做功会越快 【对点2】汽油机是燃油汽车的动力来源之一。如图所示是某台汽油机工作时的能量数据，图中燃料完全燃烧释放的能量为__________J。若汽油的热值为，则该工作过程中消耗的汽油质量为__________kg。 【对点3】“小锅米线”是官渡的著名小吃，小杨同学在家煮小锅米线时，将质量为500g的水从24℃加热至94℃（昆明本地水的沸点），消耗了天然气，天然气的热值为，水的比热容为。求： (1)水吸收的热量； (2)完全燃烧天然气放出的热量； (3)该燃气灶的热效率。 【对点4】小强为了增强身体素质，决定每天放学回家由乘电梯改为爬楼梯。1g脂肪完全“燃烧”释放的能量为3.8×104J（即可看作脂肪的热值q=3.8×104J/g）。若小强的质量为60kg，家住11楼，每层楼高为3m。（g取10N/kg） (1)求小强所受的重力。 (2)求小强每次乘电梯从1楼到11楼回家，若电梯匀速运行，求电梯对他做的功。 (3)若小强爬楼梯回家，脂肪燃烧释放的能量仅有20%用于克服自身重力做功，求他从1楼爬到11楼需要消耗多少g脂肪。（结果保留1位小数） 【对点5】“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 【对点6】某学校使用锅炉为学生供应开水，用焦炭作为燃料，一个月需用焦炭700kg。已知焦炭的热值是J/kg，单价为1.5元/kg，锅炉效率为40%。 (1)这些焦炭完全燃烧放出的热量为多少？ (2)该学校锅炉一个月可以将多少质量的水从20℃加热到100℃？[水的比热容为J/(kg·℃)] (3)现在可以进行天然气改造，改造费用2000元。天然气的热值是J/m3，单价为3元/m3，天然气燃烧时的效率为60%。请你从不同角度分析，该学校选择什么作为燃料较好，并说明理由（不需要计算过程）。 一、选择题 1．被誉为“中国17世纪的工艺百科全书”《天工开物》记载了我国古代生产技术成就。如： ①碎煤有两种，用以炊烹，用以冶煅； ②取诸麻、菜子入釜，文火慢炒，透出香气； ③榨汁入缸，看水花为火色。其花煎至细嫩，如煮羹沸； 下列对相关记载分析正确的是（     ） A．“用以炊烹”煤炭燃烧时热值在不断减小 B．“透出香气”是因为分子在运动 C．“文火慢炒”是通过做功的方式改变内能 D．“如煮羹沸”羹在沸腾时吸热，温度升高 2．在“生活处处有物理”的综合实践活动中，小明观察了厨房的一些设备和现象，下列解释正确的是（　　） A．炒菜时，香气四溢属于扩散现象 B．高压锅炖煮食物熟得快，是因为水的沸点会随气体压强增大而降低 C．燃气灶中的燃气燃烧越充分，它的热值就越大 D．刚出锅的馒头入口时很烫，是因为馒头含有的热量很高 3．下列关于热现象的说法中正确的是（　　） A．夏天在地面上洒水降温，利用了水升华时吸热的特点 B．煮粽子时粽香四溢属于扩散现象 C．铁丝反复弯折后温度升高，这是通过热传递改变内能的 D．燃料燃烧时放出的热量越多，燃料的热值越大 4．涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轴发动机，其大致工作过程是：空气通过进气道进入压气机，被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动力。下列有关该发动机工作过程中的说法正确的是（    ） A．燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机效率越高 B．燃烧室中燃料燃烧越充分，燃料的热值越大 C．压气机压缩空气，空气的内能减小 D．高温高压气体推动涡轮转动时，将机械能转化为内能 5．锻造钢制零件时常将零件加热至高温后浸入水中快速冷却，即“淬火”。某课外研究小组在实验室模拟“淬火”过程如下：在17℃的室温环境下，用酒精灯将质量为100g的钢片均匀加热至高温后立即浸没于100g水中，水温升至40℃后缓慢下降。加热钢片消耗酒精1.4g，酒精完全燃烧。不考虑水的汽化，忽略钢片转移至水中过程热量损失，假设钢片放出的热量完全被水吸收。已知水的比热容为，钢的比热容为，酒精的热值为。下列计算结果正确的是（     ） A．水吸收的热量为 B．酒精燃烧释放的热量为 C．钢片吸热后温度升高233℃ D．加热钢片过程中能量转化效率为23% 6．热机是人们获得动力的重要机械。创新小组制作了如图所示的简易热机模型，在试管内倒入适量的水，加热试管，当试管内的水沸腾后，风扇在水蒸气的驱动下转动起来，整个过程消耗了的酒精。下列说法正确的是（）（     ） A．酒精在燃烧的过程中，其热值会变小 B．通过改进模型的结构，其效率可达100% C．整个过程消耗的酒精完全燃烧放出的热量为3×104J D．水蒸气驱动风扇转动时的能量转化与热机压缩冲程的相同 7．如图所示，试管里盛有适量的水，加热试管使水沸腾，试管口冒出的“白气”推动管口处的小风车转动。下列说法正确的是（     ） A．实验中通过做功使试管内水的内能增大 B．实验中水温升高得慢是因为水的比热容小 C．实验中酒精灯内的酒精变少，热值也会变小 D．“白气”使小风车转动的过程与汽油机的做功冲程类似 8．某兴趣小组制作的简易汽轮机模型。他们尝试用不同燃料进行实验，并记录数据如下表。已知该装置运行时，蒸汽推动风车所做的机械功与燃料完全燃烧释放热量的比值称为“有效转化效率”。请根据以上信息，判断下列说法正确的是（     ） 燃料 质量（g） 完全燃烧释放热量（J） 推动风车转动所做机械功（J） 酒精 5.0 1.5×105 植物油 5.0 1.8×105 A．该装置的本质属于内燃机 B．植物油的热值比酒精大 C．装置的能量转化效率是50% D．若尽可能减小热损失，效率可达100% 9．如图甲所示是太阳能热水器，天气晴朗时，可将水箱中100kg、10℃的水加热至60℃。图乙是浴室安装的混水阀，通过混水阀可以将冷水管中的冷水与太阳能热水器中的热水按照一定比例混合，使出水温度达到适宜洗澡的温度。某次洗澡时，使出水温度稳定在35℃，共消耗60℃的热水20kg，若不计冷热水混合过程的热损失，，J/kg，则下列说法错误的是（   ） A．水箱中的水吸收热量后，水的温度升高，内能增大，比热容不变 B．水箱中的水吸收的热量是J C．若水箱中的水吸收的热量由加热效率为40%的煤炉提供，至少需要消耗1.75kg的煤 D．洗澡过程中，冷水管出10℃冷水的质量为25kg 10．2025年11月3日11时47分，我国在文昌航天发射场使用长征七号改运载火箭，成功将遥感四十六号卫星发射升空，发射任务获得圆满成功。如图所示是卫星随火箭加速上升与沿椭圆轨道绕地球运行时的情景，下列说法中正确的是（　　） A．火箭应选用热值小的燃料 B．燃气做功使火箭上升，燃气的内能增大 C．火箭加速上升过程中，动能转化为重力势能 D．卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，动能变小，机械能不变 二、填空题 11．“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。若以10倍的关系粗略计算，0.2kg“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℃。（，） 12．使用清洁能源天然气有助于国家提出的2060年前实现碳中和的目标。小明同学用他家的天然气灶将质量为2kg、初温为15℃的水加热到95℃，水吸收的热量是_________J；若此过程的热效率为40%，则此过程消耗天然气_________。[水的比热容为，天然气热值为] 13．一辆轿车平均车速为100km/h，它的输出功率，平均油耗为10L/100km。参考以上的数据，分析这辆车在这种状态下行驶时，发动机的效率为___________（已知汽油的热值为J/kg ，密度为kg/m3）。通过理论推导发现发动机的输出功率与其排量有一定的关系，并可据此计算出汽缸在做功冲程中的平均压强。该轿车采用直列四缸发动机，如图所示，排量为2.0L（所有汽缸“工作容积”之和称为发动机排量），请你计算当发动机转速（即曲轴转速）为3000r/min且它的输出功率时做功冲程中汽缸内的平均压强___________Pa。 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 15．小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知。（注：燃料完全燃烧放热用计算，某燃料的热值用表示；其质量用表示）。自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果见下表： 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 煤油 25 44 菜籽油 25 34 (1)为了保证实验结论可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的_______相同；另外，甲乙两烧杯内水的质量要_______（选填“相等”或“不相等”）。 (2)分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是_______。 (3)小明同学想用这种实验方案和公式算出煤油和菜籽油的热值，利用此实验方法计算出的热值将比真实值_______（选填“偏大”或“偏小”），出现这种现象的原因有两点：①燃料不能_______。②燃料燃烧放出的热并不能完全被_______吸收。 16．小明用图甲所示装置进行热学探究。 ①取200g的碎冰放入烧杯中，用酒精灯加热至沸腾后得到水温T随时间t变化的图像，如图乙中的a。 ②使用同样的装置，换用等质量的食用油实验，得到图乙中的b。 ③用该酒精灯测量酒精的热值。 (1)冰熔化过程中温度_____；撤去酒精灯后，水逐渐停止沸腾，说明水沸腾时需要_____； (2)实验中，要使食用油和水升高相同的温度，需要对_____加热更长时间。水从20℃加热至沸腾，消耗2g酒精，若不计热损失和水的质量变化，则酒精的热值q=_____J/kg。已知水的比热容； (3)实验中将水从20℃加热至沸腾后继续加热2min才熄灭，则所测酒精的热值将____ （选填“偏大”“偏小”或“不变”），理由是____。 17．薯片中所含油的质量占薯片总质量的百分比称为该薯片的含油量。如图所示，在估测薯片的含油量实验中，小军设计了两种对水加热方式。 方式一：燃料在小烧杯中燃烧； 方式二：燃料在燃烧皿中燃烧。 (1)两种加热方式中合理的是方式____（选填“一”或“二”），你判断的理由是________。 (2)选好合理的加热方式后，小军用天平分别测出5g薯片、5g食用油和两份初温相同的100g水。先将5g薯片放入空的燃烧容器中，用温度计测出烧杯内100g水的初温为22℃，待其燃尽后记下100g水的温度为72℃则水吸收的热量为____J，测得薯片的热值为____J/kg、[] (3)采用与（2）中相同的加热方式，再将5g食用油放入空的燃烧容器中，使其燃烧，给初温为22℃的100g水加热。当____________时，停止加热，测出此时剩余油的质量为3.5g，则薯片的含油量为____%。实验过程中，由于薯片中少量的淀粉也会燃烧放出热量，会导致测得的薯片含油量____（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。 四、计算题 18．如图所示为某型号柴油机载重汽车，其总质量为10t，在某次测试中，在一段平直的公路上匀速行驶10km，消耗柴油2kg，牵引力恒为。（柴油的热值取，）求该次测试中： (1)该汽车的重力； (2)牵引力所做的功； (3)此柴油机的效率。 19．新能源汽车因有环保、噪音小、节能等优点，其正快步走进人们的生活。某市已将出租汽车全部更换为纯电动或甲醇汽车。如图所示的出租车的颜色也发生了明显变化，变成了甲醇出租车的橙黄色和纯电动的薄荷绿。其中橙黄色甲醇出租车及车内乘客的总质量为，每个车轮与地面的接触面积为。薄荷绿纯电动出租车的电动机效率为，黄绿相间燃油出租车热机工作时的能效比为0.25，表示做功[单位：（W）]与消耗热量[单位：（J）]的比值。请你完成下列问题： (1)橙黄色甲醇出租车静止时，对地面的压强是多少？（取） (2)薄荷绿纯电动出租车以速度匀速行驶消耗的电能，其行驶时该出租车所受牵引力是多少？ (3)若黄绿相间燃油出租车与薄荷绿纯电动出租车的总质量相同，且其在相同路面上以相同速度的速度匀速行驶，则通过计算说明该黄绿相间燃油出租车加的汽油是否够用。（，）。 20．某高校科研人员根据西藏地区太阳辐射强、供暖周期长等特点，为藏区某县设计了太阳能供暖蓄热系统。该系统由集热、蓄热和供暖三部分组成，其基本工作过程如图所示。集热板白天接收太阳辐射时，其内部水温升高，然后通过热交换器，使蓄水箱内水温升高，再通过水泵将热水送入用户。集热板无法供热时，蓄水箱与热交换器之间阀门关闭。晴天时，集热板获得的内能不仅能满足县城用户全天24小时的取暖需求，同时富余的内能可储存在蓄水箱中，用以解决阴雨天集热板无法供热的问题，实现“不用煤，不用气，不用电，温暖整个县城千家万户！”同学们用所学初中物理知识对该系统某一天的数据进行了简单的分析，为便于计算，工作过程和相关数值均做了简化处理，如下表所示。不计集热板到蓄水箱之间的管道、热交换器的热损失。[水的比热容为J/（kg·℃），水的密度为kg/m3] 集热板每小时、每平方米接收的太阳辐射能量 集热板面积 蓄水箱全天持续供暖输出能量（含用户得到的内能、蓄水箱和供暖管道的热损失） (1)若这一天光照时长为10h，集热板的光热转化效率为60%，则集热板中的水获得的内能是多少？ (2)若一天10h集热板中获得的内能，一方面通过蓄水箱对用户全天持续供暖，另一方面使得蓄水箱内水的温度最终升高了10℃。请分析计算该蓄水箱的容积至少是多少？ (3)假设该县城用户均采用地暖供热。根据地暖供热标准，用户的进水温度不低于40℃。若这一天持续供暖结束后，蓄水箱水温为48℃，接下来为连续阴雨天气，请你通过计算分析，蓄水箱储存的内能是否还能为县城用户按标准持续供暖3天？（计算结果保留一位小数） 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $暑季研思・九年级全一册物理暑期培优专项讲义 14.3热机的效率 知识归纳与题型总结 考点01 热值 1、热值的概念：1kg（或1m3）某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。 2、热值单位：J/kg 或J/ m3 3、公式：Q＝qm 或Q＝qv（q为热值）。 4、热值是燃料本身的一种特性，它的大小只取决于燃料的种类，而与燃料的质量、放热多少无关。 考向01 热值的概念、单位和物理意义 【例1】热机的发明及广泛应用，使人类迈进了工业化社会，对人类社会的发展起到了重要作用。 (1)若汽油机的气缸中吸入汽油，则其完全燃烧后放出的热量为________J（汽油热值）；若汽油没有完全燃烧，其热值将________。（选填“变小”、“变大”或“不变”） (2)2025年4月24日，神舟二十号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道。火箭喷出高温燃气获得升空动力的过程与图________所示冲程的能量转化相同；火箭与大气剧烈摩擦使得火箭表面温度急剧升高，这是通过________的方式增大火箭的内能。 【答案】(1) 不变 (2) 丙 做功 【详解】（1）完全燃烧后放出的热量为 热值是燃料本身的固有特性，只和燃料种类有关，与是否完全燃烧无关，因此汽油热值不变。 （2）火箭升空过程中，燃料燃烧的内能转化为火箭的机械能，汽油机做功冲程中也是内能转化为机械能。 由图可知，丙图两个气门均关闭，活塞向下运动，是做功冲程，故为图丙。 火箭与大气摩擦时，克服摩擦做功，将机械能转化为火箭的内能，这是通过做功的方式增大内能。 考向02 热值的公式及相关计算 【例2】100式主战坦克是我国推出的新一代主战坦克，全重控制在35－40吨级，相比99A减重近30%，其轻量化设计使得战略部署效率较传统重型坦克提升40%以上，特别适合高原、山地和两栖登陆作战。该型坦克动力系统采用国产1200马力柴油发动机＋辅助电机的混合动力方案，公路最大速度75km/h，越野速度60km/h，续航里程达800km，在－40℃低温环境下仍能正常启动。这套混合动力方案有助于降低行驶噪声与红外特征，提高隐蔽接敌和伏击条件下的生存性，既具备纯电静谧行驶能力，又能通过柴油机工作，将燃烧的内能转化为电能为电池充电增加续航。此外，100式主战坦克在相控阵雷达与智能感知系统、全域防护与反无人机体系、火力配置与体系作战能力等方面均展现出显著优势。它以轻量化、体系化、信息化与智能化为核心，开创了第四代坦克的“中国路径”，成为全球第四代主战坦克的新标杆。 (1)100式主战坦克以轻量化、______、信息化与智能化为核心。 (2)柴油机为电池增加续航时将______转化为电能。 (3)如图所示是100式坦克发动机______冲程的示意图。 (4)若某次任务中100式主战坦克消耗柴油180kg，输出的有用功为。柴油的热值为，100式坦克发动机的热机效率为______。 【答案】(1) 体系化 (2) 内能 (3) 吸气 (4) 45% 【详解】（1）由材料可知，100式主战坦克“以轻量化、体系化、信息化与智能化为核心”。 （2）由材料可知，“柴油机工作，将燃烧的内能转化为电能为电池充电增加续航”，可知能量转化过程为内能转化为电能。 （3）根据柴油机四冲程的特征判断：图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，符合吸气冲程的特点，因此该图是吸气冲程的示意图。 （4）由题可知，燃烧的柴油质量，，柴油完全燃烧放出的总热量 有用功，所以100式坦克发动机的热机效率 考向03 比较不同燃料的热值大小 【例3】小兵利用图示装置测算酒精的热值。燃烧皿和酒精的总质量为，烧杯中水的质量为，初温为，点燃酒精，当水温升高到时，立即熄灭火焰。该过程水吸收的热量_______。他想利用计算酒精的热值，还需进行的实验操作是_______，他所测算出的热值与真实值相比偏_______。 【答案】 测出燃烧皿和剩余酒精的总质量 小 【详解】水温变化 水吸收的热量 计算热值需要的操作： 热值公式为​​，题目仅给出燃烧前酒精和容器的总质量，要得到燃烧消耗的酒精质量，还需要测出熄火后剩余酒精和容器的总质量，二者作差即可得到燃烧酒精的质量。 酒精燃烧放出的热量会有部分散失到空气中、被实验装置吸收，并没有全部被水吸收，因此计算时所用的（水吸收的热量）小于酒精实际放出的总热量，在计算热值时，最终得到的结果比真实值偏小。 【对点1】运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较大的________（选填“比热容”或“热值”）；人们常用热水袋取暖，这是用________（选填“做功”或“热传递”）的方式改变物体的内能。 【答案】 热值 热传递 【详解】运载火箭需要燃料燃烧释放大量能量来提供动力，液态氢的热值较大，相同质量的液态氢完全燃烧能放出更多热量，因此适合作为火箭燃料；热水袋取暖时，热量从温度较高的热水袋传递给温度较低的人体，使人体内能增加，这是通过热传递的方式改变物体内能。 【对点2】酒精是实验室里常用的燃料，现用酒精灯来加热水，若酒精完全燃烧产生的热量有被水吸收，现在把、的水加热到，需要燃烧酒精______g。［，］ 【答案】11.2 【详解】水吸收的热量 酒精完全燃烧放出的热量 需要燃烧的酒精质量 【对点3】现探明中国南海海底有大量的可燃冰，已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多，1kg的可燃冰，燃 烧一半后，剩余可燃冰的热值_______ （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】不变 【详解】热值是燃料的一种特性，仅与燃料的种类和状态有关，与燃料的质量无关。可燃冰燃烧一半后，剩余可燃冰的种类、状态均未发生变化，因此其热值不变。 考点02 热机效率 1、热机效率的概念：热机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做热机的效率。 2、公式：； 3、提高热机效率的途径：①使燃料充分燃烧；②尽量减小各种热量损失；③机器零件间保持良好的润滑、减小摩擦。 【归纳总结】热机效率是指热机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，计算公式为 ，其值总小于1，反映热机能量利用的有效程度。 考向01 热机效率的定义 【例1】如图是自制的简易热机模型，在矿泉水瓶的侧壁上钻一个小孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，在瓶口喷入液态酒精并盖上纸杯。按下电火花发生器的按钮后，酒精燃烧，纸杯飞出。下列说法正确的是（　　） A．纸杯被冲出，是机械能转化为内能，对应热机压缩冲程 B．气体推动纸杯过程中，瓶内气体内能减少 C．不断优化结构，可让该热机效率达到100% D．酒精燃烧越充分，酒精的热值就越大 【答案】B 【详解】A．纸杯被冲出，是内能转化为机械能，对应热机做功冲程，故A错误； B．气体推动纸杯过程中，内能转化为机械能，瓶内气体内能减少，故B正确； C．不断优化结构，热机仍会有能量损失，不能让该热机效率达到100%，故C错误； D．燃料的热值为燃料的一种特性，与燃烧是否充分无关，酒精燃烧越充分，酒精的热值不变，故D错误。 故选 B。 考向02 热机燃料燃烧能量走向示意图 【例2】为了说明汽油机工作过程中的能量转化过程，王老师画了如图所示的汽油机工作过程能量流程图，已知汽油热值为。请完成下列计算： (1)该汽油机的热机效率； (2)该过程中消耗汽油的质量m。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）汽油完全燃烧放出的热量 该汽油机的热机效率 （2）该过程中消耗汽油的质量 考向03 加热效率的计算 【例3】某折叠卡式炉如图所示，它采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2 kg水，用卡式炉给水加热使之温度升高了50 ℃，丁烷完全燃烧释放了的能量。此过程通过________（选填“做功”或“热传递”）方式增大了水的内能，该卡式炉烧水的效率为________。水的比热容为。 【答案】 热传递 【详解】改变内能的方式分为做功和热传递，本题中燃料燃烧放热，传递给水被水吸收，因此是通过热传递的方式增大水的内能。 水吸收的热量为 所以卡式炉的加热效率为 考向04 热机效率的计算 【例4】阅读短文，回答问题 超超临界燃煤发电 水在发生物态变化时，存在一个特殊的临界点，当水的温度超过374℃同时压强超过22MPa后，它的气态和液态会完全融合，不再有明显的分界面，不再是传统意义上的气体或液体，这种特殊状态称为“超临界状态”，该状态下的物质称为“超临界流体”。超临界流体既具有气体的性质，可以很容易地压缩或膨胀，又像液体一样，具有较大的密度，但它的黏度比液体小，具有较好的流动性和导热性。 人们将超临界流体的这种性质用于燃煤发电，建设超临界燃煤发电机组，进一步研究发现燃煤发电效率随着蒸汽温度和压强的升高而提高，于是我国研究并建设超超临界燃煤发电机组，如图1所示。在2003年，我国“国家高技术研究发展计划”项目“超超临界燃煤发电技术”中，定义超超临界参数为压强≥25MPa，温度≥580℃。 2025年11月8日世界首台百万千瓦级650℃高效超超临界燃煤发电机组在我国开始建设，机组设计蒸汽压强为35MPa，蒸汽温度为650℃，达到目前世界范围内燃煤机组最高参数。与现有机组相比，该燃煤机组将进一步提升发电效率，同时发电1kW•h消耗的标准煤将降低至约250g[即供电煤耗约为250g/（kW•h）]，每年可减少二氧化碳排放量约45万吨。 该项目建成后将大幅提升煤电清洁高效利用水平，同时推动国产高端装备制造能力全面升级，为实现我国能源安全与“双碳”目标提供重要支撑。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)超临界流体具有较好的________，因此可用于超临界燃煤发电。 (2)请你提出进一步提高燃煤发电效率的办法：_____________。 (3)如图2所示，描述了水（）在不同温度和压强下所处的物质状态，其中A点对应的温度为0.01℃、压强为0.0006MPa，B点对应的温度为374℃，压强为22MPa。水在被实线所围成的①②③④四个区域中处于不同的物质状态，其中表示水是超临界流体的区域是（     ） A．① B．② C．③ D．④ (4)若标准煤的热值取，则650℃超超临界燃煤发电技术的发电效率约为________%。 【答案】(1)流动性和导热性 (2)提高蒸汽的温度和压强 (3)C (4)48 【详解】（1）根据材料描述，超临界流体“黏度比液体小，具有较好的流动性和导热性”，这一性质被用于燃煤发电。 （2）材料明确指出“燃煤发电效率随着蒸汽温度和压强的升高而提高”，通过提升蒸汽的温度和压强，能有效提升燃煤发电效率。 （3）超临界流体是指物质的温度和压强均超过其临界点时所处的状态。题目中B点为水的临界点（温度、压强22MPa），③区域位于B点的右上方，温度高于且压强高于22MPa，符合超临界流体的条件，故选C。 （4）阅读材料可知，发电消耗的标准煤将降低至约250g，的电能 250g标准煤完全燃烧放出的热量 所以发电效率 考向05 提高热机效率的方法 【例5】热机效率是热机性能的重要指标，下列措施中，可以提高热机效率的是（     ） A．增加热机的工作时间 B．减少热机部件的摩擦 C．使用热值更小的燃料 D．增加废气带走的热量 【答案】B 【详解】A．增加热机工作时间，只会增加总做功和总消耗燃料的量，不会改变有用功占总能量的比值，无法提高热机效率，故A不符合题意； B．减少热机部件的摩擦，可以减少克服摩擦消耗的额外能量，让更多能量用来做有用功，提高了有用功占总能量的比例，因此可以提高热机效率，故B符合题意； C．热机效率和燃料热值无关，热值只反映燃料放热能力，不改变能量利用率，使用热值更小的燃料不会提高效率，故C不符合题意； D． 增加废气带走的热量，意味着能量损失更多，有用功占总能量的比例降低，热机效率下降，故D不符合题意。 故选B。 考向06 燃料的利用和环境保护 【例6】在山东农村欢度新春佳节是很有年味的，比如“宰年猪、庆新年”。在用木柴烧水烹猪肉时，下列说法正确的是（　　） A．木材烧得很旺时木材的热值会变大 B．锅内猪肉温度升高时肉含有的热量增加 C．水和猪肉增加的内能等于木柴燃烧放出的热量 D．水蒸气推动锅盖的过程与汽油机做功冲程能量转化相同 【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，与燃料的质量、是否完全燃烧、以及放出热量的多少等因素无关。因此，木材烧得很旺时，其热值并不会变大，故A错误； B．锅内猪肉温度升高，是因为猪肉吸收了热量，内能增加，温度随之升高。但热量是一个过程量，不能说物体“含有”多少热量，只能说物体“吸收”或“放出”了多少热量，故B错误； C．由于烧水烹猪肉的过程中，加热效率小于100%，会有热量散失到空气中，因此水和猪肉增加的内能实际上要小于木柴燃烧放出的热量，故C错误； D．水蒸气推动锅盖的过程，是水蒸气对外做功，将内能转化为机械能的过程。这与汽油机的做功冲程相似，在汽油机的做功冲程中，也是将内能转化为机械能，故D正确。 故选D。 【对点1】如图所示是四冲程汽油机某冲程的示意图，该汽油机飞轮转速为3600r/min，则下列说法正确的是（     ） A．该冲程为压缩冲程，将机械能转化为内能 B．该冲程用做功的方式，减小了气缸内物质的内能 C．该汽油机正常工作时，1s对外做功60次 D．汽油机的效率越高，则做功会越快 【答案】A 【详解】A．图中的进气门、排气门都关闭，活塞上行，因此这是压缩冲程，将机械能转化为内能，故A正确； B．压缩冲程中，活塞向上运动，压缩气缸内的气体，即压缩气体做功，增大了气缸内物质的内能，故B错误； C．飞轮转速是，一个循环转两转，对外做功一次，则每秒钟对外做功次，故C错误； D．热机效率是有用能量在燃料完全燃烧放出热量中所占比值，功率是物体做功的快慢，两者没有必然联系，效率高，做功不一定快，故D错误。 故选A。 【对点2】汽油机是燃油汽车的动力来源之一。如图所示是某台汽油机工作时的能量数据，图中燃料完全燃烧释放的能量为__________J。若汽油的热值为，则该工作过程中消耗的汽油质量为__________kg。 【答案】 【详解】由图可知损失的能量，有用的机械能为，燃料完全燃烧释放的能量为 该过程消耗的汽油质量为 【对点3】“小锅米线”是官渡的著名小吃，小杨同学在家煮小锅米线时，将质量为500g的水从24℃加热至94℃（昆明本地水的沸点），消耗了天然气，天然气的热值为，水的比热容为。求： (1)水吸收的热量； (2)完全燃烧天然气放出的热量； (3)该燃气灶的热效率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）已知水的质量 故水吸收的热量为 （2）完全燃烧天然气放出的热量 （3）燃气灶的热效率 【对点4】小强为了增强身体素质，决定每天放学回家由乘电梯改为爬楼梯。1g脂肪完全“燃烧”释放的能量为3.8×104J（即可看作脂肪的热值q=3.8×104J/g）。若小强的质量为60kg，家住11楼，每层楼高为3m。（g取10N/kg） (1)求小强所受的重力。 (2)求小强每次乘电梯从1楼到11楼回家，若电梯匀速运行，求电梯对他做的功。 (3)若小强爬楼梯回家，脂肪燃烧释放的能量仅有20%用于克服自身重力做功，求他从1楼爬到11楼需要消耗多少g脂肪。（结果保留1位小数） 【答案】(1)600N (2) (3)2.4g 【详解】（1）小强所受重力 （2）小强随电梯做匀速直线运动，则电梯对小强的支持力 移动的距离 电梯对他做的功 （3）脂肪燃烧放出的热量 消耗脂肪的质量 【对点5】“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。 【对点6】某学校使用锅炉为学生供应开水，用焦炭作为燃料，一个月需用焦炭700kg。已知焦炭的热值是J/kg，单价为1.5元/kg，锅炉效率为40%。 (1)这些焦炭完全燃烧放出的热量为多少？ (2)该学校锅炉一个月可以将多少质量的水从20℃加热到100℃？[水的比热容为J/(kg·℃)] (3)现在可以进行天然气改造，改造费用2000元。天然气的热值是J/m3，单价为3元/m3，天然气燃烧时的效率为60%。请你从不同角度分析，该学校选择什么作为燃料较好，并说明理由（不需要计算过程）。 【答案】(1) (2) (3) 效率角度：天然气燃烧效率为60%，高于焦炭的40%，说明天然气能量利用率更高，更节能。   环保角度：天然气燃烧产生的污染物（如二氧化硫、颗粒物）较少，相比焦炭更清洁，符合环保要求。   经济角度：虽然天然气改造需一次性投入2000元，但因其热值高、效率高，长期使用可能降低燃料成本；而焦炭无改造费用，但效率低且单价较低，长期成本较高。   因此推荐选择天然气。 【详解】（1）焦炭完全燃烧放出的热量为 （2）由，可得水吸收的热量为 设水的质量为 （3）见答案 一、选择题 1．被誉为“中国17世纪的工艺百科全书”《天工开物》记载了我国古代生产技术成就。如： ①碎煤有两种，用以炊烹，用以冶煅； ②取诸麻、菜子入釜，文火慢炒，透出香气； ③榨汁入缸，看水花为火色。其花煎至细嫩，如煮羹沸； 下列对相关记载分析正确的是（     ） A．“用以炊烹”煤炭燃烧时热值在不断减小 B．“透出香气”是因为分子在运动 C．“文火慢炒”是通过做功的方式改变内能 D．“如煮羹沸”羹在沸腾时吸热，温度升高 【答案】B 【详解】A．热值是燃料的固有特性，仅与燃料的种类有关，与燃烧过程无关，煤炭燃烧时热值不会减小，故A错误； B．“透出香气”是因为香气分子在空气中做无规则运动，扩散到周围空间，说明分子在不停地运动，故B正确； C．“文火慢炒”是通过热传递的方式，将火焰的热量传递给麻、菜子，从而改变其内能，并非做功方式，故C错误； D．液体沸腾的特点是持续吸热但温度保持不变，因此羹在沸腾时吸热，温度不会升高，故D错误。 故选B。 2．在“生活处处有物理”的综合实践活动中，小明观察了厨房的一些设备和现象，下列解释正确的是（　　） A．炒菜时，香气四溢属于扩散现象 B．高压锅炖煮食物熟得快，是因为水的沸点会随气体压强增大而降低 C．燃气灶中的燃气燃烧越充分，它的热值就越大 D．刚出锅的馒头入口时很烫，是因为馒头含有的热量很高 【答案】A 【详解】A．炒菜时香气四溢，是因为菜的分子在永不停息地做无规则运动，扩散到空气中，属于扩散现象，故A正确； B．高压锅炖煮食物熟得快，是因为气压增大时，水的沸点会升高，锅内温度更高，食物熟得更快，故B错误； C．热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃烧是否充分无关，故C错误； D．刚出锅的馒头入口很烫，是因为馒头的温度高，而不是含有的热量高，热量是过程量，不能说“含有热量”，故D错误。 故选A。 3．下列关于热现象的说法中正确的是（　　） A．夏天在地面上洒水降温，利用了水升华时吸热的特点 B．煮粽子时粽香四溢属于扩散现象 C．铁丝反复弯折后温度升高，这是通过热传递改变内能的 D．燃料燃烧时放出的热量越多，燃料的热值越大 【答案】B 【详解】A．夏天地面洒水降温，利用的是水汽化（蒸发）吸热，故A错误； B．煮粽子时粽香四溢，是香味分子在空气中扩散，属于扩散现象，说明分子在永不停息地做无规则运动，故B正确； C．铁丝反复弯折后温度升高，是通过做功改变内能，故C错误； D．热值是燃料的特性，只与燃料种类有关，与放出热量多少无关，故D错误。 故选B。 4．涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轴发动机，其大致工作过程是：空气通过进气道进入压气机，被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动力。下列有关该发动机工作过程中的说法正确的是（    ） A．燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机效率越高 B．燃烧室中燃料燃烧越充分，燃料的热值越大 C．压气机压缩空气，空气的内能减小 D．高温高压气体推动涡轮转动时，将机械能转化为内能 【答案】A 【详解】A．热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的总能量之比，燃料燃烧越充分，可被有效利用的能量越多，发动机效率越高，故A正确； B．热值是燃料的一种特性，仅由燃料的种类决定，与燃料燃烧是否充分无关，故B错误； C．压气机压缩空气时，对空气做功，空气的内能会增大，故C错误； D．高温高压气体推动涡轮转动时，是将气体的内能转化为涡轮的机械能，故D错误。 故选A。 5．锻造钢制零件时常将零件加热至高温后浸入水中快速冷却，即“淬火”。某课外研究小组在实验室模拟“淬火”过程如下：在17℃的室温环境下，用酒精灯将质量为100g的钢片均匀加热至高温后立即浸没于100g水中，水温升至40℃后缓慢下降。加热钢片消耗酒精1.4g，酒精完全燃烧。不考虑水的汽化，忽略钢片转移至水中过程热量损失，假设钢片放出的热量完全被水吸收。已知水的比热容为，钢的比热容为，酒精的热值为。下列计算结果正确的是（     ） A．水吸收的热量为 B．酒精燃烧释放的热量为 C．钢片吸热后温度升高233℃ D．加热钢片过程中能量转化效率为23% 【答案】C 【分析】第一个过程是用酒精灯给钢片加热，此过程中酒精灯燃烧放出热量，钢片吸收热量；第二个过程是钢片放入水中，钢片放出热量，水吸收热量，且不计热量损失，第一个过程中钢片的末温等于第二个过程中钢片的初温，根据和及进行计算。 【详解】A．由题意可知，室温为17℃，因此钢片和水的初温均为17℃，水吸收的热量为，故A错误； B．酒精燃烧释放的热量为，故B错误； C．因为忽略钢片转移至水中过程热量损失，钢片浸没于水中时放出的热量等于水吸收的热量，即 所以根据可得钢片初始高温为 即用酒精灯给钢片加热后，钢片的末温为250℃，因此钢片吸热后温度升高值为，故C正确； D．加热钢片过程中，钢片吸收的热量为 加热钢片的能量转化效率为，故D错误。 故选C。 6．热机是人们获得动力的重要机械。创新小组制作了如图所示的简易热机模型，在试管内倒入适量的水，加热试管，当试管内的水沸腾后，风扇在水蒸气的驱动下转动起来，整个过程消耗了的酒精。下列说法正确的是（）（     ） A．酒精在燃烧的过程中，其热值会变小 B．通过改进模型的结构，其效率可达100% C．整个过程消耗的酒精完全燃烧放出的热量为3×104J D．水蒸气驱动风扇转动时的能量转化与热机压缩冲程的相同 【答案】C 【详解】A．热值只和燃料的种类有关，和燃料的质量、燃烧情况无关，酒精在燃烧的过程中，其热值不变，故A错误； B．能量的损失不可避免，该模型的效率不可能达到100%，故B错误； C．整个过程消耗的酒精完全燃烧放出的热量为，故C正确； D．水蒸气驱动风扇转动时的能量转化是内能转化为机械能，热机压缩冲程的能量转化是机械能转化为内能，二者能量转化不同，故D错误。 故选C。 7．如图所示，试管里盛有适量的水，加热试管使水沸腾，试管口冒出的“白气”推动管口处的小风车转动。下列说法正确的是（     ） A．实验中通过做功使试管内水的内能增大 B．实验中水温升高得慢是因为水的比热容小 C．实验中酒精灯内的酒精变少，热值也会变小 D．“白气”使小风车转动的过程与汽油机的做功冲程类似 【答案】D 【详解】A．实验中酒精灯加热水，是通过热传递增大试管内水的内能，故A错误； B．由可知，质量相同的不同物质，吸收相同的热量，比热容大的，升温更慢，因此水温升高慢是因为水的比热容大，故B错误； C．热值是燃料本身的特性，只和燃料的种类有关，和燃料质量无关，酒精变少质量减小，热值不变，故C错误； D．“白气”推动风车转动的过程，是内能转化为机械能；汽油机的做功冲程也是将内能转化为机械能，二者过程类似，故D正确。 故选D。 8．某兴趣小组制作的简易汽轮机模型。他们尝试用不同燃料进行实验，并记录数据如下表。已知该装置运行时，蒸汽推动风车所做的机械功与燃料完全燃烧释放热量的比值称为“有效转化效率”。请根据以上信息，判断下列说法正确的是（     ） 燃料 质量（g） 完全燃烧释放热量（J） 推动风车转动所做机械功（J） 酒精 5.0 1.5×105 植物油 5.0 1.8×105 A．该装置的本质属于内燃机 B．植物油的热值比酒精大 C．装置的能量转化效率是50% D．若尽可能减小热损失，效率可达100% 【答案】B 【详解】A．内燃机燃料在气缸内燃烧，该装置燃料在装置外的酒精灯内燃烧，通过热传递增大罐内气体的内能，因此不属于内燃机，故A错误； B．由数据表格可知，质量相同的酒精和植物油，完全燃烧时，植物油放出的热量比酒精多，由可知，植物油的热值比酒精大，故B正确； C．酒精的能量转化效率，植物油的能量转化效率，故C错误； D．能量转化过程中必然存在额外损耗（如克服摩擦、散热损失等），效率永远不可能达到100%，故D错误。 故选B。 9．如图甲所示是太阳能热水器，天气晴朗时，可将水箱中100kg、10℃的水加热至60℃。图乙是浴室安装的混水阀，通过混水阀可以将冷水管中的冷水与太阳能热水器中的热水按照一定比例混合，使出水温度达到适宜洗澡的温度。某次洗澡时，使出水温度稳定在35℃，共消耗60℃的热水20kg，若不计冷热水混合过程的热损失，，J/kg，则下列说法错误的是（   ） A．水箱中的水吸收热量后，水的温度升高，内能增大，比热容不变 B．水箱中的水吸收的热量是J C．若水箱中的水吸收的热量由加热效率为40%的煤炉提供，至少需要消耗1.75kg的煤 D．洗澡过程中，冷水管出10℃冷水的质量为25kg 【答案】D 【分析】利用内能、热量的关系及比热容分析得出它们的变化情况；利用比热容公式及热值公式、热效率公式求出水吸收的热量及消耗煤的质量；利用热平衡公式，即可求出冷水质量。 【详解】A．水箱中的水吸收热量后，水的温度升高，内能增大，比热容是物质的一种特性，与物质的种类和状态有关，故水加热后比热容不变，故A正确，不符合题意； B．水箱内水吸收的热量为 故B正确，不符合题意； C．由可知，煤炉放出的热量为 则需要消耗煤的质量为，故C正确，不符合题意； D．由题意可知，，即 解得，故D错误，符合题意。 故选D。 10．2025年11月3日11时47分，我国在文昌航天发射场使用长征七号改运载火箭，成功将遥感四十六号卫星发射升空，发射任务获得圆满成功。如图所示是卫星随火箭加速上升与沿椭圆轨道绕地球运行时的情景，下列说法中正确的是（　　） A．火箭应选用热值小的燃料 B．燃气做功使火箭上升，燃气的内能增大 C．火箭加速上升过程中，动能转化为重力势能 D．卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，动能变小，机械能不变 【答案】D 【详解】A．火箭发射需要相同质量的燃料燃烧释放更多热量，因此应选用热值大的燃料，故A错误； B．燃气对火箭做功，内能转化为火箭的机械能，燃气自身的内能减小，故B错误； C．火箭加速上升过程中，速度增大、动能增大，高度增大、重力势能也增大，动能并没有转化为重力势能，故C错误； D．卫星沿椭圆轨道运行时不受空气阻力，机械能守恒。从近地点向远地点运动时，高度增加，重力势能变大，动能转化为重力势能，因此动能变小，机械能不变，故D正确。 故选 D。 二、填空题 11．“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。若以10倍的关系粗略计算，0.2kg“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℃。（，） 【答案】 热值 500 【详解】热值表示单位质量的燃料完全燃烧时放出的热量，同等条件下“可燃冰”完全燃烧放出的热量远多于煤气，说明其热值很大；根据题意，0.2kg可燃冰完全燃烧放出的热量是同等条件下煤气完全燃烧放出热量的10倍，则 水吸收的热量等于可燃冰燃烧放出的热量，水的温度变化 根据，可得水的质量 12．使用清洁能源天然气有助于国家提出的2060年前实现碳中和的目标。小明同学用他家的天然气灶将质量为2kg、初温为15℃的水加热到95℃，水吸收的热量是_________J；若此过程的热效率为40%，则此过程消耗天然气_________。[水的比热容为，天然气热值为] 【答案】 0.04 【详解】水吸收的热量 天然气完全燃烧放出的热量 消耗天然气的体积 13．一辆轿车平均车速为100km/h，它的输出功率，平均油耗为10L/100km。参考以上的数据，分析这辆车在这种状态下行驶时，发动机的效率为___________（已知汽油的热值为J/kg ，密度为kg/m3）。通过理论推导发现发动机的输出功率与其排量有一定的关系，并可据此计算出汽缸在做功冲程中的平均压强。该轿车采用直列四缸发动机，如图所示，排量为2.0L（所有汽缸“工作容积”之和称为发动机排量），请你计算当发动机转速（即曲轴转速）为3000r/min且它的输出功率时做功冲程中汽缸内的平均压强___________Pa。 【答案】 30% 【详解】[1]轿车行驶100km的时间为 发动机做的有用功为 由题意可知，汽车行驶100km消耗汽油的体积为 汽车行驶100km消耗汽油的质量为 则这些汽油完全燃烧放出的热量为 所以发动机的效率为 [2]设做功冲程燃气对活塞的平均压强为，发动机的排量为，每个活塞的受力面积为S，活塞移动的距离为L；由于该发动机为四缸发动机，则。做功冲程中燃气对一个活塞的平均压力为，每完成一个工作循环，在做功冲程中燃气对一个活塞做的功为 则一个工作循环中，四个气缸的燃气对活塞做的总功 发动机转速为每秒n转时，由于每个工作循环，飞轮转动两圈，则一个工作循环所用时间为 故四缸发动机一个工作循环时间内燃气对活塞做功的功率为 发动机排量为 发动机转速为 所以气缸内的平均压强为 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 15．小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知。（注：燃料完全燃烧放热用计算，某燃料的热值用表示；其质量用表示）。自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果见下表： 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 煤油 25 44 菜籽油 25 34 (1)为了保证实验结论可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的_______相同；另外，甲乙两烧杯内水的质量要_______（选填“相等”或“不相等”）。 (2)分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是_______。 (3)小明同学想用这种实验方案和公式算出煤油和菜籽油的热值，利用此实验方法计算出的热值将比真实值_______（选填“偏大”或“偏小”），出现这种现象的原因有两点：①燃料不能_______。②燃料燃烧放出的热并不能完全被_______吸收。 【答案】(1) 质量 相等 (2)煤油 (3) 偏小 完全燃烧 水 【详解】（1）本实验利用控制变量法探究热值大小，热值是单位质量燃料完全燃烧放出的热量，因此必须控制煤油和菜籽油的质量相同，同时为了通过水温变化准确比较放热多少，两烧杯内水的质量也需要相等。 （2）相同质量的两种燃料燃尽后，煤油使水升高的温度更大，说明相同质量煤油完全燃烧放出的热量更多，因此煤油的热值更大。 （3）实验中燃料无法完全燃烧，且燃烧放出的热量会部分散失到空气中、被实验装置吸收，不能完全被水吸收，计算时我们用水吸收的热量代替燃料实际放出的总热量，得到的数值比真实放热量小，因此计算出的热值比真实值偏小。 16．小明用图甲所示装置进行热学探究。 ①取200g的碎冰放入烧杯中，用酒精灯加热至沸腾后得到水温T随时间t变化的图像，如图乙中的a。 ②使用同样的装置，换用等质量的食用油实验，得到图乙中的b。 ③用该酒精灯测量酒精的热值。 (1)冰熔化过程中温度_____；撤去酒精灯后，水逐渐停止沸腾，说明水沸腾时需要_____； (2)实验中，要使食用油和水升高相同的温度，需要对_____加热更长时间。水从20℃加热至沸腾，消耗2g酒精，若不计热损失和水的质量变化，则酒精的热值q=_____J/kg。已知水的比热容； (3)实验中将水从20℃加热至沸腾后继续加热2min才熄灭，则所测酒精的热值将____ （选填“偏大”“偏小”或“不变”），理由是____。 【答案】(1) 不变 吸热 (2) 水 (3) 偏小 实际消耗酒精放出的热量大于水加热至沸腾时吸收的热量 【详解】（1）[1]冰是晶体，熔化过程中温度不变。 [2]撤去酒精灯后，水无法继续吸热，水逐渐停止沸腾，说明水沸腾时需要吸热。 （2）[1]由图得，食用油温度升高较快，则实验中，要使食用油和水升高相同的温度，需要对水加热更长时间。 [2]200g的碎冰熔化成水，水的质量不变。水从20℃加热至沸腾，消耗2g酒精，若不计热损失和水的质量变化，有 酒精的热值 （3）[1][2]因为水沸腾后温度不变，将水从20℃加热至沸腾后继续加热2min才熄灭，则实际消耗酒精放出的热量大于水加热至沸腾时吸收的热量，因此计算出的热量偏小。 17．薯片中所含油的质量占薯片总质量的百分比称为该薯片的含油量。如图所示，在估测薯片的含油量实验中，小军设计了两种对水加热方式。 方式一：燃料在小烧杯中燃烧； 方式二：燃料在燃烧皿中燃烧。 (1)两种加热方式中合理的是方式____（选填“一”或“二”），你判断的理由是________。 (2)选好合理的加热方式后，小军用天平分别测出5g薯片、5g食用油和两份初温相同的100g水。先将5g薯片放入空的燃烧容器中，用温度计测出烧杯内100g水的初温为22℃，待其燃尽后记下100g水的温度为72℃则水吸收的热量为____J，测得薯片的热值为____J/kg、[] (3)采用与（2）中相同的加热方式，再将5g食用油放入空的燃烧容器中，使其燃烧，给初温为22℃的100g水加热。当____________时，停止加热，测出此时剩余油的质量为3.5g，则薯片的含油量为____%。实验过程中，由于薯片中少量的淀粉也会燃烧放出热量，会导致测得的薯片含油量____（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。 【答案】(1) 二 能保证烧杯中水的温度逐渐升高，温度计的示数能准确反映水的温度变化 (2) (3) 水温为72℃ 30 偏大 【详解】（1）[1][2]若采用方式一对水加热，通过热传递能使烧杯上部水的温度升高，而温度较高的水，其密度较小，不能实现水的对流，则烧杯下部水的温度几乎不变，所以温度计测得的示数不准确，故两种加热方式中合理的是薯片在燃烧皿中燃烧（即方式二），能保证烧杯中水的温度逐渐升高，温度计的示数能准确反映水的温度变化。 （2）[1][2]水吸收的热量为 薯片的热值为 （3）[1][2][3]根据题意可知，用油加热与用薯片加热的效果应该相同，所以当水温为72℃时，停止加热；剩余油的质量为3.5g，说明薯片中含油的质量为 含油量为 由于薯片中少量的淀粉也被燃烧，释放了部分热量，可知所测含油量偏大。 四、计算题 18．如图所示为某型号柴油机载重汽车，其总质量为10t，在某次测试中，在一段平直的公路上匀速行驶10km，消耗柴油2kg，牵引力恒为。（柴油的热值取，）求该次测试中： (1)该汽车的重力； (2)牵引力所做的功； (3)此柴油机的效率。 【答案】(1) (2) (3)50% 【详解】（1）汽车的重力 （2）牵引力所做的功 （3）柴油完全燃烧放出的热量 柴油机的效率 19．新能源汽车因有环保、噪音小、节能等优点，其正快步走进人们的生活。某市已将出租汽车全部更换为纯电动或甲醇汽车。如图所示的出租车的颜色也发生了明显变化，变成了甲醇出租车的橙黄色和纯电动的薄荷绿。其中橙黄色甲醇出租车及车内乘客的总质量为，每个车轮与地面的接触面积为。薄荷绿纯电动出租车的电动机效率为，黄绿相间燃油出租车热机工作时的能效比为0.25，表示做功[单位：（W）]与消耗热量[单位：（J）]的比值。请你完成下列问题： (1)橙黄色甲醇出租车静止时，对地面的压强是多少？（取） (2)薄荷绿纯电动出租车以速度匀速行驶消耗的电能，其行驶时该出租车所受牵引力是多少？ (3)若黄绿相间燃油出租车与薄荷绿纯电动出租车的总质量相同，且其在相同路面上以相同速度的速度匀速行驶，则通过计算说明该黄绿相间燃油出租车加的汽油是否够用。（，）。 【答案】(1) (2) (3)10L的汽油够用。 【详解】（1）设总质量为，单个车轮接触面积，出租车共4个车轮，总接触面积。出租车静止在水平地面，对地面压力等于总重力，出租车静止时对地面的压力为 根据压强公式得 （2）已知消耗电能，电动机效率，行驶路程。牵引力做的有用功为 根据功的公式，得牵引力 （3）燃油车与电动车总质量相同、相同路面匀速行驶，牵引力相同，行驶相同路程，所需有用功与电动车相等，即，已知燃油能效比，汽油体积。由密度公式得10L汽油的质量 10L汽油完全燃烧放出的总热量 根据能效比定义，得行驶90km需要的热量 。因为，因此10L汽油够用。 20．某高校科研人员根据西藏地区太阳辐射强、供暖周期长等特点，为藏区某县设计了太阳能供暖蓄热系统。该系统由集热、蓄热和供暖三部分组成，其基本工作过程如图所示。集热板白天接收太阳辐射时，其内部水温升高，然后通过热交换器，使蓄水箱内水温升高，再通过水泵将热水送入用户。集热板无法供热时，蓄水箱与热交换器之间阀门关闭。晴天时，集热板获得的内能不仅能满足县城用户全天24小时的取暖需求，同时富余的内能可储存在蓄水箱中，用以解决阴雨天集热板无法供热的问题，实现“不用煤，不用气，不用电，温暖整个县城千家万户！”同学们用所学初中物理知识对该系统某一天的数据进行了简单的分析，为便于计算，工作过程和相关数值均做了简化处理，如下表所示。不计集热板到蓄水箱之间的管道、热交换器的热损失。[水的比热容为J/（kg·℃），水的密度为kg/m3] 集热板每小时、每平方米接收的太阳辐射能量 集热板面积 蓄水箱全天持续供暖输出能量（含用户得到的内能、蓄水箱和供暖管道的热损失） (1)若这一天光照时长为10h，集热板的光热转化效率为60%，则集热板中的水获得的内能是多少？ (2)若一天10h集热板中获得的内能，一方面通过蓄水箱对用户全天持续供暖，另一方面使得蓄水箱内水的温度最终升高了10℃。请分析计算该蓄水箱的容积至少是多少？ (3)假设该县城用户均采用地暖供热。根据地暖供热标准，用户的进水温度不低于40℃。若这一天持续供暖结束后，蓄水箱水温为48℃，接下来为连续阴雨天气，请你通过计算分析，蓄水箱储存的内能是否还能为县城用户按标准持续供暖3天？（计算结果保留一位小数） 【答案】(1)J (2)m3 (3)不能 【详解】（1） 集热板接收的太阳辐射能量为 由可得，集热板中的水获得的内能为 （2） 通过蓄水箱对用户全天持续供暖后剩余能量为 由可得，蓄水箱内水的质量为 由可得，蓄水箱的容积为 （3） 蓄水箱降低温度可以放出的热量为 可以供暖的天数 所以蓄水箱储存的内能不能为县城用户按标准持续供暖3天。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $