第06讲 热机的效率（培优讲义）新九年级物理新教材人教版

第06讲 热机的效率（培优讲义） 课标要点 方法指导 1. 牢记热值概念与两个计算公式（固体液体、气体）； 2. 梳理燃料热量三大去向：有用功、废气散热、机械损耗； 3. 熟记效率公式，区分、； 4. 分类练习基础计算、热机综合计算题。 1. 掌握燃料热值定义、单位与计算公式。 2. 会燃料放热简单计算。 3. 理解热机效率，熟练效率相关计算题。 考点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，也就是我们常说的释放能量。 2. 燃料的热值 （1）定义：把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量（或体积）之比，叫做这种燃料的热值。 （2）单位：焦耳每千克（或焦耳每立方米），符号：J/kg（或J/m3）。 （3）常用燃料的热值对应表 燃料 热值 燃料 热值 燃料 热值 干木柴 约1.2×10⁷J/kg 木炭 3.4×10Jkg 酒精 3.0×10⁷J/kg 烟煤 约2.9×107J/kg 柴油 4.3×10⁷Jkg 氢 1.4×10⁸Jkg 无烟煤 约3.4×10J/kg 煤油 4.6×10⁷Jkg 煤气 约3 .9×10⁷J/m³ 焦炭 3.0×10Jkg 汽油 4.6×10⁷Jkg 沼气 约1 .9×10⁷J/m³ （4）物理意义 热值在数值上等于1kg燃料完全燃烧时放出的热量。如汽油的热值为4.6×107J/kg，它表示1kg汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107J。 （5）对热值的理解 ①热值反映了燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能的本领大小； ②不是任何物质都有热值，如石块、铁块等非燃料物质没有热值； ③热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。 3. 燃料燃烧放热的计算： ⚠️特别提示： （1）只有燃料燃烧放热时，才能用Q放＝mq或Q放＝Vq进行计算，不要将其与温度降低时的放热公式 Q放=cm△t混淆； （2）计算时，要明确燃料的种类、是否完全燃烧后有关； 【例1】（25-26九年级下·安徽安庆·开学考试）我国自行研制的长征系列运载火箭已将众多卫星送入太空，火箭主要采用液氢作为燃料，这是因为液氢的_______大，燃烧时可释放更多能量，从而使火箭获得更多的机械能。升空过程中消耗了部分液氢，剩余液氢的热值_______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 热值 不变 【详解】[1]火箭主要采用液氢作为燃料，利用了液氢的热值大，与其它燃料相比，相同质量的液氢完全燃烧时可以放出更多的热量。 [2]热值是燃料的一种性质，与燃烧情况、质量大小无关。升空过程中液氢质量减少，其热值不变。 【例2】（25-26九年级上·江苏扬州·期末）小明利用如图装置，完成以下两个课本实验： 实验一：探究不同物质吸热升温的现象； 实验二：比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量。 (1)在探究实验一时：除了图示的器材外，还需要的测量工具有天平和______；实验中通过______来反映物质吸收的热量； (2)在探究实验二时：应选用______（选填“甲”、“乙”或“丙”）两组器材。实验中液体温度随时间的变化如图丁所示，设实验中燃料完全燃烧、且放出的热量全部被液体吸收，则燃料1和2的热值之比是______； (3)关于这两个实验，下列说法正确的是______（填序号） A．燃料的质量都要相等 B．被加热液体的质量都要相等 C．都可以根据温度计上升示数得出正确结论 【答案】(1) 停表 加热时间 (2) 甲、乙 (3)BC 【详解】（1）[1][2]探究不同物质吸热升温的现象，方法一是质量相等的不同物质加热相同时间比较升高的温度；方法二是质量相等的不同物质升高相同的温度比较加热的时间。所以除了图示的器材外，还需要的测量工具有天平、停表；测量加热时间的目的是：通过加热时间来反映物质吸收的热量，这种方法叫转换法。 （2）[1]在探究实验二时：需燃烧相同质量的不同燃料，给质量相同的同种液体加热，比较液体升高的温度，所以应选用甲、乙两组器材； [2]由图丁可知，燃料1所加热液体a温度升高50℃，燃料2所加热液体a温度升高30℃，且液体质量相同，比热容相同，根据公式可知，两次实验液体a吸热的热量之比为 燃料放出的热量全部被液体吸收，则燃料1与燃料2完全燃烧放出的热量之比为 燃料质量相同，则燃料1和2的热值之比是 （3）A．探究不同物质吸热升温的现象，需要燃烧的燃料种类相同，但所加燃料的质量不一定相等；比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量，燃料的质量要相等，故A错误； B. 不论是探究不同物质吸热升温的现象还是比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量，都要控制被加热液体的质量相等，故B正确； C. 探究不同物质吸热升温的现象，通过加热时间的多少反映出物质吸收热量的多少，质量相等的不同液体，加热相同时间，吸收相等热量，温度计示数变化小的吸热能力强；比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量，是通过温度计示数的变化来反映燃料放出热量的多少，再结合质量相等得出结论，故C正确。 故选BC。 【例3】（24-25九年级上·云南德宏·期末）2023年5月28日，C919大型客机进行首次商业载客飞行，飞机的发动机选用航空煤油作为燃料，假如航空煤油的热值为4.6×107J/kg，完全燃烧50kg航空煤油放出的热量为________J，C919选用航空煤油作为燃料是由于航空煤油的________高。 【答案】 2.3×109 热值 【详解】[1]完全燃烧航空煤油放出的热量为 [2]相同质量的航空煤油和其他燃料，完全燃烧时，航空煤油放出的热量多，因此航空煤油作为燃料是由于航空煤油的热值高。 【例4】（25-26九年级上·广东汕尾·期末）“西气东输”工程源源不断向上海输送清洁能源——天然气。天然气的热值为，每输送的天然气，最多相当于向上海输送了_________J的能量；若这些热量中有42%被初温为20℃、质量为、比热容为的水吸收，水温升高_________℃；如果天然气不完全燃烧，其热值_________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 8 不变 【详解】[1]已知天然气的热值为，每输送的天然气完全燃烧后就相当于向上海输送的能量 [2]水吸收的热量为 由公式得 [3]热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料是否完全燃烧无关，所以天然气不完全燃烧，其热值不变。 考点02 热机的效率 1. 燃料的有效利用 （1）燃料的利用率 有效利用的热量与燃料完全燃烧放出总能量的比值，叫做燃料的利用率； 计算公式： （2）影响燃料利用率的因素 ①燃料未完全燃烧；②高温烟气带走的热量；③被容器、炉具、周围的空气等吸收的热量。 （3）提高燃料利用率的途径： ①让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等； ②减少热量损失，如加大有效受热面积等。 2. 内燃机中燃料燃烧的能量流向图 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。 （5）⚠️对热机效率的理解 热机的效率是指有用功在燃料完全燃烧释放的能量中所占的百分比，而功率是指做功的快慢。这是两个不同的物理量，两者之间不存在必然的联系。 热机的效率与燃料的种类（热值大小）、燃料的质量、热机的工作时间、做功的多少均无关。因此采用热值大的燃料并不能提高热机的效率。 【例5】（25-26九年级上·山东烟台·期末）下列关于热机的说法中，错误的是（　　） A．热机是将内能转化为机械能的机器 B．汽油机的压缩冲程是机械能转化为内能 C．热机的效率一定小于100% D．柴油机的点火方式为点燃式 【答案】D 【详解】A．热机工作时利用内能做功，将内能转化为机械能，故A正确，不符合题意； B．汽油机压缩冲程中，活塞压缩气缸内气体做功，将机械能转化为内能，故B正确，不符合题意； C．热机工作时不可避免会存在热量散失、克服摩擦做额外功，因此效率一定小于100%，故C正确，不符合题意； D．柴油机的点火方式是压燃式，汽油机才点燃式，故D错误，符合题意。 故选D。 【例6】（25-26九年级上·山东烟台·期末）小明一家自驾去磁山玩，汽车在通过某一水平路段时，匀速行驶了4.6km，该过程中汽车所受到的牵引力恒为1200N，则牵引力做的功为______J。若汽车汽油机的能量流向如图所示，且气缸内汽油完全燃烧（汽油的热值为4.6×107J/kg），则通过该路段消耗的汽油为______kg。汽车一般都用水来做冷却剂，主要是因为________________________。 【答案】 0.4 水的比热容大 【详解】[1]因为牵引力为，行驶距离为，因此由可得， 牵引力做的功为 [2]从汽车汽油机的能量流向图可以看出，输出有用功占比为，即机械效率为，所以由可得汽油完全燃烧放出的总热量为 因此由可得通过该路段消耗的汽油为 [3]因为水的比热容大，所以相同质量的水和其他物质相比，升高相同温度时，水能吸收更多的热量，冷却效果更好。 【例7】（25-26九年级上·云南曲靖·期末）关于热值和热机效率，下列说法正确的是（　　） A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多 B．热机消耗的燃料越少，效率一定越高 C．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 D．热机效率越高，在做功同样多的情况下，消耗的燃料种类越多 【答案】C 【详解】A．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃烧放出的热量多少无关。燃料燃烧放出的热量还和燃料的质量、燃烧是否充分等因素有关。故A错误； B．热机效率是指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。消耗的燃料少，但如果做的有用功也少，效率不一定高。故B错误； C．使燃料燃烧更充分，在消耗相同质量燃料的情况下，能释放出更多的热量，从而提高热机效率。故C正确； D．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能量之比，与燃料的种类多少无关。热机效率越高，在做功相同的情况下，消耗的燃料的量越少。故D错误。 故选C。 重难点01 热机效率的计算 【拓展1】（25-26九年级上·四川绵阳·期末）有一种微型单缸四冲程汽油机，每个工作循环做功500J，曲轴的转速是600r/min，每分钟消耗汽油10g。则该内燃机的功率是_____W，机械效率是_____。（汽油的热值4.6×107J/kg） 【答案】 2500 32.6% 【详解】[1]曲轴的转速是，每秒完成的工作循环数 每秒做功5次，每秒做功 该内燃机的功率 [2]每分钟做功 每分钟消耗汽油质量 汽油燃烧放出的热量 机械效率 【拓展2】（25-26九年级上·江苏南京·期末）汽油机工作的______冲程将燃料燃烧释放的内能转化为机械能。完全燃烧0.3kg的汽油，可以放出______J的热量。若放出热量的70%被质量为100kg、初温为20°C的水吸收，则水的温度可以升高______°C。[，] 【答案】 做功 23 【详解】[1] 汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能。 [2] 完全燃烧0.3kg的汽油，放出的热量 [3] 若放出热量的70%被水吸收 由得，水的温度的变化量 重难点02 加热效率的计算 【拓展3】（25-26九年级上·江苏镇江·期末）用煤气灶把质量为，初温为的水加热至，共消耗了煤气。此过程水吸收的热量为___________J，煤气完全燃烧放出的热量为___________J，煤气灶烧水的效率为___________。已知水的比热容是，煤气的热值为） 【答案】 50% 【详解】[1]根据可得，此过程中水吸收的热量 [2]根据公式，其中煤气的质量，则煤气完全燃烧放出的热量 [3]根据热效率公式可得，该煤气灶烧水的效率 【拓展4】（25-26九年级上·甘肃天水·期末）为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，部分农村地区已经使用上了天然气烧水煮饭。用天然气烧水煮饭主要是通过______（选填“做功”或“热传递”）的方式增大食物的内能。小红用天然气灶将质量为4kg、初温为30℃的水加热到100℃，若此过程中天然气灶的热效率为40%，则烧开这壶水至少需要消耗天然气______。[已知水的比热容为，天然气的热值为] 【答案】热传递 0.07 【详解】[1]用天然气烧水煮饭食物吸收热量，是通过热传递的方式增大内能。 [2]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 重难点03 机车效率的综合 【拓展5】（25-26九年级上·湖南娄底·期末）湖南省地大物博，旅游资源丰富。暑假期间小鹏一家从新化自驾前往郴州旅行。全程约360km，驾车前往大约需要4h。若汽车发动机全程的平均有用功率为25kW。（汽油的热值q取4.5×107J/kg，汽油的密度ρ取0.8×103kg/m3） (1)求全程汽车所做的有用功。 (2)汽车全程消耗汽油2.5×10-2m3，求汽油的质量以及完全燃烧放出的热量Q。 (3)求汽车发动机的效率。 【答案】(1) (2)20kg， (3)40% 【详解】（1）汽车发动机平均有用功率 汽车行驶总时间 全程汽车所做的有用功 （2）汽油质量 汽油完全燃烧放出的热量 （3）汽车发动机的效率 【拓展6】（25-26九年级上·河北邢台·期末）汽车已成为现代生活中不可缺少的一部分，发动机是汽车的“心脏”。一辆汽车发动机的效率是40%，某次行驶用去4kg汽油，已知汽油的热值为，水的比热容为。求： (1)4kg汽油完全燃烧放出的热量； (2)发动机做的有用功； (3)假设损失的热量中有4.2%被回收，这部分热量全部用来加热水，可将多少千克水从20°C加热到80°C。 【答案】(1) (2) (3)18kg 【详解】（1）4kg汽油完全燃烧放出的热量 （2）发动机做的有用功 （3）损失的热量 水吸收的热量 水的质量 考向01 热值公式及相关计算 【训练1】（2025·四川绵阳·中考真题）在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，将0.2kg温度为27℃的水，加热到沸腾时的97℃，此过程中，水吸收的热量为_______J；若酒精灯消耗酒精4.9g，则酒精灯的加热效率为________%。[忽略加热过程中水的质量变化，已知，] 【答案】 40 【详解】[1]水的质量，水的比热容，水升高的温度 水吸收的热量 [2]酒精的热值，消耗的酒精质量 酒精完全燃烧放出的热量 酒精灯的加热效率 考向02 比较不同燃料的热值 【训练2】（2025·江苏无锡·中考真题）取5.6g酒精和5.6g花生米，点燃后分别对80g的水加热，直至充分燃烧。数据记录在表中，可见质量相等的酒精和花生米充分燃烧所放出的热量___________（选填“相等”或“不相等”），所测的花生米的热值为___________J/kg。酒精和花生米中，___________的热值大。 燃料 加热前的水温/℃ 加热后的水温/℃ 5.6g酒精 22 70 5.6g花生米 22 52 【答案】不相等 1.8×106 酒精 【详解】[1]质量相等的酒精和花生米充分燃烧，加热相同质量的水，水升高的温度不同，说明水吸收的热量不同，而水吸收的热量来自燃料燃烧放出的热量，所以质量相等的酒精和花生米充分燃烧所放出的热量不相等。 [2]水升高的温度为 水吸收的热量为 因为花生米充分燃烧放出的热量等于水吸收的热量，花生米的质量5.6g=0.0056kg，根据热值公式 [3]质量相等的不同燃料完全燃烧，使相同质量的水升高的温度越高，说明燃料放出的热量越多，热值越大。酒精加热后水的温度升高得更多，所以酒精的热值大。 考向03 热机燃料走向示意图 【训练3】（2025·山东烟台·中考真题）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，图中横线处应填写的内容是：①______②______。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】 1.61×105 机械 3.5×10-3 【详解】[1][2]汽油机中燃料完全燃烧放出的热量等于损失的能量和有用的机械能之和，燃料完全燃烧放出的热量Q放=W损失+W有用=1.2×105J+4.1×104J=1.61×105J [3]该工作过程中消耗的汽油质量为 考向04 电加热器的效率问题 【训练4】（2025·新疆·中考真题）小杨家的电热水壶的容量为2L，用该电热水壶烧水时，壶内水温低于80℃时，加热效率是90%；壶内水温高于80℃时，加热效率是84%。已知水的比热容是4.2×10³J/（kg·℃），若冬天自来水的温度比夏天的低15℃，则该电热水壶把2L的自来水烧开，冬天比夏天多消耗的电能约为（　　） A．150kJ B．145kJ C．143kJ D．140kJ 【答案】D 【详解】自来水的质量 假设夏天的初始温度为t，则冬天的初始温度为。烧水需要分两个阶段，夏季：①从t到80℃，效率为90%；②从80℃到100℃，效率为84%。冬季：①从t-15℃到80℃，效率为90%；②从80℃到100℃，效率为84%。则由可知，夏天消耗的电能 冬天消耗的电能 冬天与夏天消耗的电能差 ，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 考向05 汽车效率问题 【训练5】（2024·江苏淮安·中考真题）2024年4月，两辆氢能源汽车实现了从北京到上海1500公里长距离运输测试，这是中国氢能源车辆首次大范围、长距离、跨区域的实际运输测试。如图所示是某款氢能源汽车，该款氢能源汽车在公路上行驶，用时，受到的牵引力为，消耗氢气，则此过程中汽车行驶的平均速度为______，氢气燃烧放出的热量为______J，利用氢能的效率为______。（） 【答案】 75 【详解】[1]汽车行驶的平均速度为 [2]氢气燃烧放出的热量为 [3]牵引力做功为 则利用氢能的效率为 一、单选题 1．（25-26九年级上·四川成都·期末）2024年6月，国产大飞机C919在加注了由餐饮废油提炼而成的生物航煤后，成功完成了试飞任务，标志着我国成为亚洲第一个拥有此自主研发技术的国家。采用生物航煤作为航空燃料是因为它具有较大的（　　） A．内能 B．热值 C．密度 D．比热容 【答案】B 【详解】采用生物航空燃油，主要的原因是它具有较大的热值，完全燃烧相同质量的该燃料时，可以释放出更多的热量，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 2．（25-26九年级上·河南漯河·期末）2025年5月29日，我国用长征三号乙运载火箭成功将行星探测工程天问二号探测器发射升空。如图，火箭起飞时，发动机内的燃料剧烈燃烧，以下说法正确的是（    ） A．燃料燃烧过程中，其热值变大 B．燃料燃烧将内能转化为化学能 C．燃料燃烧过程中，能量的总量保持不变 D．发动机的效率能达到 【答案】C 【详解】A．热值是燃料本身的固有特性，只和燃料的种类有关，和燃料的燃烧过程无关，燃料燃烧时热值不变，故A错误； B．燃料燃烧的过程，是将燃料储存的化学能转化为内能，不是内能转化为化学能，故B错误； C．根据能量守恒定律，能量不会凭空产生或消失，在转化和转移过程中，能量的总量保持不变，故C正确； D．发动机工作时，不可避免会存在摩擦损耗、热量散失，效率一定小于100 % ，不可能达到100%，故D错误。 故选C。 3．（24-25九年级下·湖南湘潭·期末）如图所示是两个经典的热学演示实验：图甲中，迅速下压活塞，筒内的硝化棉燃烧起来；图乙中，对装有少量水的试管加热，水沸腾产生大量水蒸气，最终将瓶塞推开。关于这两个实验中的物理现象，下列说法正确的是（　　） A．甲图中活塞压缩空气做功，空气内能增加 B．甲图筒内硝化棉未完全燃烧，其热值减小 C．乙图中的能量转化方向与甲图中完全相同 D．乙图中瓶塞飞出后，试管口出现白雾，是汽化现象 【答案】A 【详解】A．甲图中，活塞下压压缩空气，对空气做功，机械能转化为空气的内能，空气内能增加、温度升高，达到硝化棉燃点后使其燃烧，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，和燃料燃烧程度无关，因此硝化棉未完全燃烧时热值不变，故B错误； C．甲图的能量转化是机械能转化为内能，乙图中水蒸气推动瓶塞，能量转化是内能转化为机械能，二者转化方向不同，故C错误； D．乙图瓶塞飞出后，水蒸气对外做功，内能减小、温度降低，水蒸气遇冷液化形成小水珠，也就是试管口的白雾，故D错误。 故选A。 4．（25-26九年级上·江苏南京·期末）图甲为我国首架自行研制的C919客机，图乙是该客机使用的轴流式涡轮喷气发动机，发动机在工作中，空气流过压气机与燃料混合后在燃烧室中燃烧，燃烧产生的高温高压气流推动涡轮；所受空气阻力与运行速度的关系如图丙所示，涡轮喷气发动机若燃料完全燃烧产生内能的24%用于推力做功（航空燃油热值），若飞机以200m/s的速度水平匀速巡航50min，则下列说法正确的是（　　） A．燃烧室中，内能转化为化学能 B．涡轮喷气过程的能量转化相当于热机的压缩冲程 C．推力克服空气阻力所做的功是 D．需要消耗1800kg的航空燃油 【答案】D 【详解】A．燃烧室中，燃料燃烧，将燃料的化学能转化为内能，故A错误； B．涡轮喷气过程中，内能转化为机械能，与热机中做功冲程的能量转化相似，故B错误； C．如图丙所示，当飞机以200m/s的水平速度匀速巡航时，受到的阻力为 在巡航50min的过程中克服阻力做的功，故C错误； D．航空燃油完全燃烧放出的热量 需要航空燃油的质量，故D正确。 故选D。 5．（25-26九年级上·河北石家庄·期末）汽车发动机一般是柴油机或汽油机，小明查看了某品牌汽车发动机的说明书后，将该汽车发动机的能量流向制成如图所示的图表。若完全燃烧了10kg的汽油，下列说法正确的是（　　）（汽油的热值为） A．该汽车发动机的效率为100% B．冷却水带走的能量最多 C．燃料燃烧时把内能转化为化学能 D．能够输出的有用功为 【答案】D 【详解】A．在汽车工作中，总存在热损失，燃料燃烧放出的热量不可能全部用来做有用功，发动机的效率不可能达到100%，故A错误； B．如图所示，废气带走的能量最多，故B错误； C．燃料具有化学能，燃烧时会将化学能转化为内能，故C错误； D．由图可知，该内燃机的效率 完全燃烧10kg的汽油能够获得的能量 若完全燃烧10kg的汽油，能够输出有用功，故D正确。 故选D。 6．（25-26九年级上·陕西咸阳·期末）昭陵是国家AAAA级旅游景区。假期，小明一家驾车前往参观昭陵，到达目的地时汽车消耗汽油4kg，汽车汽油机能量流向图如图甲所示，图乙是汽车汽油机某一冲程示意图。已知汽油的热值为4×10⁷J/kg,则下列说法正确的是（　　） A．图乙冲程中将内能转化为机械能 B．消耗的汽油完全燃烧放出的热量为 C．汽油机输出的有用功为 D．延长汽油机的工作时间，可以提高汽油机的热机效率 【答案】B 【详解】A．图乙中气门都关闭、活塞向上运动，是压缩冲程，该冲程中将机械能转化为内能，故A错误； B．消耗的汽油完全燃烧放出的热量 故B正确； C．汽油机的热机效率 输出的有用功 故C错误； D．热机效率是有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值，延长工作时间不会改变该比值，无法提高热机效率，故D错误。 故选B。 7．（25-26九年级上·四川成都·期末）小华为了测量未知物质甲的比热容，在标准大气压下，他利用实际功率为100W的电加热器分别对400g的物质甲和500g的水进行加热。实验中，他记录了两种物质的温度随时间变化的数据，并绘制成如图所示的温度-时间图像。已知水的比热容为，水和甲物质单位时间吸收热量相同，下列说法正确的是（    ） A．图线A表示的是水的温度-时间的变化关系 B．甲物质的比热容为 C．10~15min，甲物质吸收的热量是 D．电加热器的加热效率为75% 【答案】C 【详解】A．水的比热容较大，质量也较大，根据可知，加热相同时间，吸收相同热量，水升高的温度少，所以图线B表示的是水的温度-时间的变化关系，则图线A表示的是物质甲的温度-时间的变化关系，故A错误； B．由图线可知，加热相同时间（5min），吸收相同热量，物质甲升温，水升温，根据，物质甲和水比热容之比为 则甲物质的比热容为 故B错误； C．0~5min，甲物质吸收的热量为 水和甲物质单位时间吸收热量相同，则10~15min，甲物质吸收的热量也为，故C正确； D．0~5min，消耗的电能为 则电加热器的加热效率为 故D错误。 故选C。 二、填空题 8．（25-26九年级上·江西宜春·期末）火箭用液态氢作为燃料，因为液态氢具有较高的___________；感冒发烧时可用冷毛巾给头部降温，是利用___________的方式改变内能。 【答案】 热值 热传递 【详解】[1]火箭用液态氢作燃料，是因为液态氢具有较高的热值，相较于其他燃料，完全燃烧相同质量的液态氢释放的热量较多，能够为火箭提供充足的能量。 [2]冷毛巾给头部降温是通过热传递改变内能的方式。 9．（25-26九年级上·江苏泰州·期末）某新型单缸四冲程甲醇汽油混合燃料发动机，飞轮每分钟转6000转，则每秒对外做功_____次；若该发动机每次对外做功，该发动机的效率为，则工作1小时需消耗混合燃料________kg。为了提高该发动机的效率，需要优化在_____冲程中吸入的空气和燃料的比例，尽可能让燃料充分燃烧。（混合燃料的热值） 【答案】50 2.16 吸气 【详解】[1]飞轮每转动2转，完成四个冲程，对外做功一次，则飞轮每分钟转6000转，飞轮每秒的转速为100r/s，则每秒对外做功50次。 [2]该单缸发动机每秒做功50次，1小时（3600s）对外做功 该发动机的效率为25%，则根据可知，燃烧混合燃料释放的热量 根据可知消耗的混合燃料的质量 [3]吸气冲程中，活塞向下运动，吸入燃料和空气的混合气，后续做功冲程点燃燃料混合气进行燃烧，从而推动活塞做功，因此为了提高该发动机的效率，需要优化在吸气冲程中吸入的空气和燃料的比例。 10．（25-26九年级上·云南曲靖·期末）某单缸四冲程汽油机飞轮转速为1800r/min，则1s内汽油机对外做功____次；若其效率为30%，消耗100g汽油（热值），对外做的有用功为______J。 【答案】 15 【详解】[1]一个工作循环飞轮转动2周，对外做功1次，飞轮转速为 则1s汽油机对外做功15次。 [2]消耗100g汽油放出的热量 则汽油机对外做的有用功 11．（25-26九年级上·新疆昌吉·期末）为加快农业农村绿色发展，大部分农村地区已经使用上了煤气烧水煮饭，将2kg的水由20℃加热至100℃，水吸收的热量是______J；若此过程消耗煤气，此过程的热效率为______%。[水的比热容为，煤气热值为] 【答案】 40 【详解】[1]根据可知，2kg的水由20℃加热至100℃吸收的热量 [2]根据气体燃料可知，煤气完全燃烧释放热量 此过程的热效率 12．（25-26九年级上·山东烟台·期末）质量为2kg的水，温度从20℃升高到70℃，吸收的热量为____J；若这些热量由燃烧煤气提供，至少需要燃烧____g煤气（煤气的热值）。 【答案】 10 【详解】[1] 水吸收的热量为 [2] 这些热量由煤气完全燃烧提供，即 需要煤气的质量为 13．（25-26九年级上·四川泸州·期末）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 14．（25-26九年级上·山东滨州·期末）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。 (1)比较不同燃料的热值，应选择________两图进行实验，实验时要观察________（选填“加热的时间”或“升高的温度”）比较两种燃料的热值大小；比较不同物质的比热容，应选择________两图进行实验，实验时通过观察________（选填“加热的时间”或“升高的温度”）反映物体吸热的多少。 (2)比较不同物质的比热容，选用上图合适装置加热相同一段时间后，绘制出温度-时间图像（如图丁），冬天，如果你想自制暖手袋，应选液体________（选填“a”或“b”）作为供暖物质，其效果更佳。 (3)若图甲烧杯中为50mL的水，若10g酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收时，温度计示数升高了20℃，则根据以上数据可以算出酒精的热值，这种方法测出的热值比“标准值”________（选填“偏大”“偏小”或“一样”）。 (4)若液体b是水，由图丁可知，液体a的比热容是________ (5)上述实验中，主要用到的科学探究方法有________法和________法。 【答案】(1) 甲、乙 升高的温度 甲、丙 加热的时间 (2)b (3)偏小 (4) (5)控制变量 转换 【详解】（1）[1]比较不同燃料热值，需要控制被加热液体的种类、质量相同，只改变燃料种类，因此选甲、乙。 [2]相同质量燃料完全燃烧后，通过液体升高的温度判断放热多少，从而比较热值。 [3]比较不同物质比热容，需要控制燃料种类相同，保证相同时间放热相同，只改变液体种类，因此选甲、丙。 [4]相同热源相同时间放热相同，所以用加热时间反映液体吸热的多少。 （2）由图丁可知，吸收相同热量时，b 升温更慢，说明 b 的比热容更大，则质量相同的a、 b ，降低相同温度时，b放出热量更多，故b更适合作为暖手袋的供暖物质。 （3）酒精燃烧放出的热量会有部分散失到空气中，无法全部被水吸收，因此计算得到的放热量比实际放热量小，由可知，测出的热值比真实值偏小。 （4）、质量相同，变化温度均为时，加热时间分别为10min、20min，则吸收热量之比为 则 故液体a的比热容是 （5）[1]实验中控制其他变量不变，只改变研究的变量，用到控制变量法。 [2]将不易直接观察的放热多少、吸热多少转换为容易观测的升高温度、加热时间，用到转换法。 四、简答题 15．（24-25九年级上·贵州遵义·阶段检测）随着新能源汽车的普及，燃油车的污染问题也越来越受到人们的关注，如图所示是一辆行驶中的燃油车，滚滚浓烟正从它的排气管中排出，请分析： (1)燃油车在行驶过程中的能量转化过程； (2)相比于燃油车，电动汽车的能量转化效率得到了巨大提升，有厂家宣称：将来有一天电动汽车的能量转化效率可以突破100%，请判断并说明这种说法是否合理。 【答案】（1）燃油车行驶过程中，燃油的化学能转化为内能，内能再转化为燃油车的机械能。 （2）这种说法不合理，机器在使用过程中存在能量损失，所以任何机器的效率都不可能达到100%。 五、计算题 16．（25-26九年级上·四川成都·期末）近几年我国汽车业发展迅猛，如图所示是我国自主研制生产的一款环保混合动力汽车。一辆混合动力汽车在测试时平稳行驶了一段路程，共消耗汽油0.5kg。已知q汽油=4.6×107J/kg。 (1)求这段测试路程中，汽油完全燃烧放出的热量。 (2)这辆混合动力汽车平稳行驶时，内燃机输出的有效能量包括两部分，既可以牵引汽车向前运动，又可以向蓄电池充电。若这段测试路程中，所受牵引力做功为9×106J，该汽车内燃机的效率为40%，求蓄电池增加的电能。（忽略蓄电池和电动机的热损失及其他损失） 【答案】(1) (2) 【详解】（1）汽油完全燃烧放出的热量 （2）内燃机输出的有效总能量： 有效能量分为牵引汽车和给蓄电池充电两部分，因此蓄电池增加的电能： 17．（25-26九年级上·河南商丘·期末）明明家更换了新的燃气灶，该燃气灶宣传能效为一级能效（热效率可以达到60%以上），明明想用烧水的方法来验证商家是否存在虚假宣传。已知锅内水的质量为3kg，水的初温为。将水加热到时，消耗了的天然气。水的比热容为，天然气的热值为，求： (1)这壶水加热到时，水吸收的热量； (2)这些天然气完全燃烧释放的热量； (3)根据以上数据计算该燃气灶的热效率并判断商家是否存在虚假宣传。 【答案】(1) (2) (3)63%，商家未虚假宣传 【详解】（1）水吸收的热量 （2）天然气完全燃烧释放的热量为 （3）燃气灶热效率为 达到一级能效标准，所以商家不存在虚假宣传。 18．（25-26九年级上·安徽池州·期末）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%） 【答案】(1)144km (2)38.8% 【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 19．（25-26九年级上·江苏镇江·期末）近几年我国汽车业发展迅猛，如图甲所示是我国自主研制生产的一款环保混合动力汽车，环保混合动力汽车已成为不少人购买汽车的首选。这个混合动力汽车启动时，内燃机不工作，车内蓄电池输出能量；当高速平稳行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输出能量，同时又可以向蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量。为了保护蓄电池，当电池使用到剩下最大容量的20%停止供电。 (1)若混合动力汽车在平直公路上以速度匀速行驶，共消耗汽油所受平均阻力为1000N，求在此过程中： ①汽车行驶的路程是多少。 ②在水平道路匀速行驶测试中，牵引力做的功是多少？ ③若该汽车内燃机的效率为40%，最终使蓄电池增加的电能为多少J（忽略蓄电池和电动机的热损失及其他损失，） (2)若这个混合动力汽车制动减速的过程中，机械能转化为电能和内能，转化的电能与内能之比为，如图乙是机械能的变化量与速度变化量的关系图像，若该车从开始减速，转化的电能为，则该车的速度将会减小到多少？ 【答案】(1) 100km (2) 【详解】（1）①汽车行驶的路程是 ②混合动力汽车在平直公路上匀速行驶，处于平衡状态，受到的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，则牵引力为 在水平道路匀速行驶测试中，牵引力做的功是 ③消耗汽油放出的热量为 该内燃机输出的有用的能量为 最终使蓄电池增加的电能为 （2）已知转化的电能W1与内能W2之比为9:16，即 转化的电能为，则转化的内能为 则机械能的变化量为 据图乙可知，当机械能的变化量是时，速度变化量是10m/s，则该车的速度将会减小到 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第06讲 热机的效率（培优讲义） 课标要点 方法指导 1. 牢记热值概念与两个计算公式（固体液体、气体）； 2. 梳理燃料热量三大去向：有用功、废气散热、机械损耗； 3. 熟记效率公式，区分、； 4. 分类练习基础计算、热机综合计算题。 1. 掌握燃料热值定义、单位与计算公式。 2. 会燃料放热简单计算。 3. 理解热机效率，熟练效率相关计算题。 考点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，也就是我们常说的释放能量。 2. 燃料的热值 （1）定义：把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量（或体积）之比，叫做这种燃料的热值。 （2）单位：焦耳每千克（或焦耳每立方米），符号：J/kg（或J/m3）。 （3）常用燃料的热值对应表 燃料 热值 燃料 热值 燃料 热值 干木柴 约1.2×10⁷J/kg 木炭 3.4×10Jkg 酒精 3.0×10⁷J/kg 烟煤 约2.9×107J/kg 柴油 4.3×10⁷Jkg 氢 1.4×10⁸Jkg 无烟煤 约3.4×10J/kg 煤油 4.6×10⁷Jkg 煤气 约3 .9×10⁷J/m³ 焦炭 3.0×10Jkg 汽油 4.6×10⁷Jkg 沼气 约1 .9×10⁷J/m³ （4）物理意义 热值在数值上等于1kg燃料完全燃烧时放出的热量。如汽油的热值为4.6×107J/kg，它表示1kg汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107J。 （5）对热值的理解 ①热值反映了燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能的本领大小； ②不是任何物质都有热值，如石块、铁块等非燃料物质没有热值； ③热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。 3. 燃料燃烧放热的计算： ⚠️特别提示： （1）只有燃料燃烧放热时，才能用Q放＝mq或Q放＝Vq进行计算，不要将其与温度降低时的放热公式 Q放=cm△t混淆； （2）计算时，要明确燃料的种类、是否完全燃烧后有关； 【例1】（25-26九年级下·安徽安庆·开学考试）我国自行研制的长征系列运载火箭已将众多卫星送入太空，火箭主要采用液氢作为燃料，这是因为液氢的_______大，燃烧时可释放更多能量，从而使火箭获得更多的机械能。升空过程中消耗了部分液氢，剩余液氢的热值_______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【例2】（25-26九年级上·江苏扬州·期末）小明利用如图装置，完成以下两个课本实验： 实验一：探究不同物质吸热升温的现象； 实验二：比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量。 (1)在探究实验一时：除了图示的器材外，还需要的测量工具有天平和______；实验中通过______来反映物质吸收的热量； (2)在探究实验二时：应选用______（选填“甲”、“乙”或“丙”）两组器材。实验中液体温度随时间的变化如图丁所示，设实验中燃料完全燃烧、且放出的热量全部被液体吸收，则燃料1和2的热值之比是______； (3)关于这两个实验，下列说法正确的是______（填序号） A．燃料的质量都要相等 B．被加热液体的质量都要相等 C．都可以根据温度计上升示数得出正确结论 【例3】（24-25九年级上·云南德宏·期末）2023年5月28日，C919大型客机进行首次商业载客飞行，飞机的发动机选用航空煤油作为燃料，假如航空煤油的热值为4.6×107J/kg，完全燃烧50kg航空煤油放出的热量为________J，C919选用航空煤油作为燃料是由于航空煤油的________高。 【例4】（25-26九年级上·广东汕尾·期末）“西气东输”工程源源不断向上海输送清洁能源——天然气。天然气的热值为，每输送的天然气，最多相当于向上海输送了_________J的能量；若这些热量中有42%被初温为20℃、质量为、比热容为的水吸收，水温升高_________℃；如果天然气不完全燃烧，其热值_________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 考点02 热机的效率 1. 燃料的有效利用 （1）燃料的利用率 有效利用的热量与燃料完全燃烧放出总能量的比值，叫做燃料的利用率； 计算公式： （2）影响燃料利用率的因素 ①燃料未完全燃烧；②高温烟气带走的热量；③被容器、炉具、周围的空气等吸收的热量。 （3）提高燃料利用率的途径： ①让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等； ②减少热量损失，如加大有效受热面积等。 2. 内燃机中燃料燃烧的能量流向图 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。 （5）⚠️对热机效率的理解 热机的效率是指有用功在燃料完全燃烧释放的能量中所占的百分比，而功率是指做功的快慢。这是两个不同的物理量，两者之间不存在必然的联系。 热机的效率与燃料的种类（热值大小）、燃料的质量、热机的工作时间、做功的多少均无关。因此采用热值大的燃料并不能提高热机的效率。 【例5】（25-26九年级上·山东烟台·期末）下列关于热机的说法中，错误的是（　　） A．热机是将内能转化为机械能的机器 B．汽油机的压缩冲程是机械能转化为内能 C．热机的效率一定小于100% D．柴油机的点火方式为点燃式 【例6】（25-26九年级上·山东烟台·期末）小明一家自驾去磁山玩，汽车在通过某一水平路段时，匀速行驶了4.6km，该过程中汽车所受到的牵引力恒为1200N，则牵引力做的功为______J。若汽车汽油机的能量流向如图所示，且气缸内汽油完全燃烧（汽油的热值为4.6×107J/kg），则通过该路段消耗的汽油为______kg。汽车一般都用水来做冷却剂，主要是因为________________________。 【例7】（25-26九年级上·云南曲靖·期末）关于热值和热机效率，下列说法正确的是（　　） A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多 B．热机消耗的燃料越少，效率一定越高 C．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 D．热机效率越高，在做功同样多的情况下，消耗的燃料种类越多 重难点01 热机效率的计算 【拓展1】（25-26九年级上·四川绵阳·期末）有一种微型单缸四冲程汽油机，每个工作循环做功500J，曲轴的转速是600r/min，每分钟消耗汽油10g。则该内燃机的功率是_____W，机械效率是_____。（汽油的热值4.6×107J/kg） 【拓展2】（25-26九年级上·江苏南京·期末）汽油机工作的______冲程将燃料燃烧释放的内能转化为机械能。完全燃烧0.3kg的汽油，可以放出______J的热量。若放出热量的70%被质量为100kg、初温为20°C的水吸收，则水的温度可以升高______°C。[，] 重难点02 加热效率的计算 【拓展3】（25-26九年级上·江苏镇江·期末）用煤气灶把质量为，初温为的水加热至，共消耗了煤气。此过程水吸收的热量为___________J，煤气完全燃烧放出的热量为___________J，煤气灶烧水的效率为___________。已知水的比热容是，煤气的热值为） 【拓展4】（25-26九年级上·甘肃天水·期末）为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，部分农村地区已经使用上了天然气烧水煮饭。用天然气烧水煮饭主要是通过______（选填“做功”或“热传递”）的方式增大食物的内能。小红用天然气灶将质量为4kg、初温为30℃的水加热到100℃，若此过程中天然气灶的热效率为40%，则烧开这壶水至少需要消耗天然气______。[已知水的比热容为，天然气的热值为] 重难点03 机车效率的综合 【拓展5】（25-26九年级上·湖南娄底·期末）湖南省地大物博，旅游资源丰富。暑假期间小鹏一家从新化自驾前往郴州旅行。全程约360km，驾车前往大约需要4h。若汽车发动机全程的平均有用功率为25kW。（汽油的热值q取4.5×107J/kg，汽油的密度ρ取0.8×103kg/m3） (1)求全程汽车所做的有用功。 (2)汽车全程消耗汽油2.5×10-2m3，求汽油的质量以及完全燃烧放出的热量Q。 (3)求汽车发动机的效率。 【拓展6】（25-26九年级上·河北邢台·期末）汽车已成为现代生活中不可缺少的一部分，发动机是汽车的“心脏”。一辆汽车发动机的效率是40%，某次行驶用去4kg汽油，已知汽油的热值为，水的比热容为。求： (1)4kg汽油完全燃烧放出的热量； (2)发动机做的有用功； (3)假设损失的热量中有4.2%被回收，这部分热量全部用来加热水，可将多少千克水从20°C加热到80°C。 考向01 热值公式及相关计算 【训练1】（2025·四川绵阳·中考真题）在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，将0.2kg温度为27℃的水，加热到沸腾时的97℃，此过程中，水吸收的热量为_______J；若酒精灯消耗酒精4.9g，则酒精灯的加热效率为________%。[忽略加热过程中水的质量变化，已知，] 考向02 比较不同燃料的热值 【训练2】（2025·江苏无锡·中考真题）取5.6g酒精和5.6g花生米，点燃后分别对80g的水加热，直至充分燃烧。数据记录在表中，可见质量相等的酒精和花生米充分燃烧所放出的热量___________（选填“相等”或“不相等”），所测的花生米的热值为___________J/kg。酒精和花生米中，___________的热值大。 燃料 加热前的水温/℃ 加热后的水温/℃ 5.6g酒精 22 70 5.6g花生米 22 52 考向03 热机燃料走向示意图 【训练3】（2025·山东烟台·中考真题）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，图中横线处应填写的内容是：①______②______。若汽油的热值为，则该工作过程中消耗的汽油质量为______kg。 考向04 电加热器的效率问题 【训练4】（2025·新疆·中考真题）小杨家的电热水壶的容量为2L，用该电热水壶烧水时，壶内水温低于80℃时，加热效率是90%；壶内水温高于80℃时，加热效率是84%。已知水的比热容是4.2×10³J/（kg·℃），若冬天自来水的温度比夏天的低15℃，则该电热水壶把2L的自来水烧开，冬天比夏天多消耗的电能约为（　　） A．150kJ B．145kJ C．143kJ D．140kJ 考向05 汽车效率问题 【训练5】（2024·江苏淮安·中考真题）2024年4月，两辆氢能源汽车实现了从北京到上海1500公里长距离运输测试，这是中国氢能源车辆首次大范围、长距离、跨区域的实际运输测试。如图所示是某款氢能源汽车，该款氢能源汽车在公路上行驶，用时，受到的牵引力为，消耗氢气，则此过程中汽车行驶的平均速度为______，氢气燃烧放出的热量为______J，利用氢能的效率为______。（） 一、单选题 1．（25-26九年级上·四川成都·期末）2024年6月，国产大飞机C919在加注了由餐饮废油提炼而成的生物航煤后，成功完成了试飞任务，标志着我国成为亚洲第一个拥有此自主研发技术的国家。采用生物航煤作为航空燃料是因为它具有较大的（　　） A．内能 B．热值 C．密度 D．比热容 2．（25-26九年级上·河南漯河·期末）2025年5月29日，我国用长征三号乙运载火箭成功将行星探测工程天问二号探测器发射升空。如图，火箭起飞时，发动机内的燃料剧烈燃烧，以下说法正确的是（    ） A．燃料燃烧过程中，其热值变大 B．燃料燃烧将内能转化为化学能 C．燃料燃烧过程中，能量的总量保持不变 D．发动机的效率能达到 3．（24-25九年级下·湖南湘潭·期末）如图所示是两个经典的热学演示实验：图甲中，迅速下压活塞，筒内的硝化棉燃烧起来；图乙中，对装有少量水的试管加热，水沸腾产生大量水蒸气，最终将瓶塞推开。关于这两个实验中的物理现象，下列说法正确的是（　　） A．甲图中活塞压缩空气做功，空气内能增加 B．甲图筒内硝化棉未完全燃烧，其热值减小 C．乙图中的能量转化方向与甲图中完全相同 D．乙图中瓶塞飞出后，试管口出现白雾，是汽化现象 4．（25-26九年级上·江苏南京·期末）图甲为我国首架自行研制的C919客机，图乙是该客机使用的轴流式涡轮喷气发动机，发动机在工作中，空气流过压气机与燃料混合后在燃烧室中燃烧，燃烧产生的高温高压气流推动涡轮；所受空气阻力与运行速度的关系如图丙所示，涡轮喷气发动机若燃料完全燃烧产生内能的24%用于推力做功（航空燃油热值），若飞机以200m/s的速度水平匀速巡航50min，则下列说法正确的是（　　） A．燃烧室中，内能转化为化学能 B．涡轮喷气过程的能量转化相当于热机的压缩冲程 C．推力克服空气阻力所做的功是 D．需要消耗1800kg的航空燃油 5．（25-26九年级上·河北石家庄·期末）汽车发动机一般是柴油机或汽油机，小明查看了某品牌汽车发动机的说明书后，将该汽车发动机的能量流向制成如图所示的图表。若完全燃烧了10kg的汽油，下列说法正确的是（　　）（汽油的热值为） A．该汽车发动机的效率为100% B．冷却水带走的能量最多 C．燃料燃烧时把内能转化为化学能 D．能够输出的有用功为 6．（25-26九年级上·陕西咸阳·期末）昭陵是国家AAAA级旅游景区。假期，小明一家驾车前往参观昭陵，到达目的地时汽车消耗汽油4kg，汽车汽油机能量流向图如图甲所示，图乙是汽车汽油机某一冲程示意图。已知汽油的热值为4×10⁷J/kg,则下列说法正确的是（　　） A．图乙冲程中将内能转化为机械能 B．消耗的汽油完全燃烧放出的热量为 C．汽油机输出的有用功为 D．延长汽油机的工作时间，可以提高汽油机的热机效率 7．（25-26九年级上·四川成都·期末）小华为了测量未知物质甲的比热容，在标准大气压下，他利用实际功率为100W的电加热器分别对400g的物质甲和500g的水进行加热。实验中，他记录了两种物质的温度随时间变化的数据，并绘制成如图所示的温度-时间图像。已知水的比热容为，水和甲物质单位时间吸收热量相同，下列说法正确的是（    ） A．图线A表示的是水的温度-时间的变化关系 B．甲物质的比热容为 C．10~15min，甲物质吸收的热量是 D．电加热器的加热效率为75% 二、填空题 8．（25-26九年级上·江西宜春·期末）火箭用液态氢作为燃料，因为液态氢具有较高的___________；感冒发烧时可用冷毛巾给头部降温，是利用___________的方式改变内能。 9．（25-26九年级上·江苏泰州·期末）某新型单缸四冲程甲醇汽油混合燃料发动机，飞轮每分钟转6000转，则每秒对外做功_____次；若该发动机每次对外做功，该发动机的效率为，则工作1小时需消耗混合燃料________kg。为了提高该发动机的效率，需要优化在_____冲程中吸入的空气和燃料的比例，尽可能让燃料充分燃烧。（混合燃料的热值） 10．（25-26九年级上·云南曲靖·期末）某单缸四冲程汽油机飞轮转速为1800r/min，则1s内汽油机对外做功____次；若其效率为30%，消耗100g汽油（热值），对外做的有用功为______J。 11．（25-26九年级上·新疆昌吉·期末）为加快农业农村绿色发展，大部分农村地区已经使用上了煤气烧水煮饭，将2kg的水由20℃加热至100℃，水吸收的热量是______J；若此过程消耗煤气，此过程的热效率为______%。[水的比热容为，煤气热值为] 12．（25-26九年级上·山东烟台·期末）质量为2kg的水，温度从20℃升高到70℃，吸收的热量为____J；若这些热量由燃烧煤气提供，至少需要燃烧____g煤气（煤气的热值）。 13．（25-26九年级上·四川泸州·期末）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 14．（25-26九年级上·山东滨州·期末）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。 (1)比较不同燃料的热值，应选择________两图进行实验，实验时要观察________（选填“加热的时间”或“升高的温度”）比较两种燃料的热值大小；比较不同物质的比热容，应选择________两图进行实验，实验时通过观察________（选填“加热的时间”或“升高的温度”）反映物体吸热的多少。 (2)比较不同物质的比热容，选用上图合适装置加热相同一段时间后，绘制出温度-时间图像（如图丁），冬天，如果你想自制暖手袋，应选液体________（选填“a”或“b”）作为供暖物质，其效果更佳。 (3)若图甲烧杯中为50mL的水，若10g酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收时，温度计示数升高了20℃，则根据以上数据可以算出酒精的热值，这种方法测出的热值比“标准值”________（选填“偏大”“偏小”或“一样”）。 (4)若液体b是水，由图丁可知，液体a的比热容是________ (5)上述实验中，主要用到的科学探究方法有________法和________法。 四、简答题 15．（24-25九年级上·贵州遵义·阶段检测）随着新能源汽车的普及，燃油车的污染问题也越来越受到人们的关注，如图所示是一辆行驶中的燃油车，滚滚浓烟正从它的排气管中排出，请分析： (1)燃油车在行驶过程中的能量转化过程； (2)相比于燃油车，电动汽车的能量转化效率得到了巨大提升，有厂家宣称：将来有一天电动汽车的能量转化效率可以突破100%，请判断并说明这种说法是否合理。 五、计算题 16．（25-26九年级上·四川成都·期末）近几年我国汽车业发展迅猛，如图所示是我国自主研制生产的一款环保混合动力汽车。一辆混合动力汽车在测试时平稳行驶了一段路程，共消耗汽油0.5kg。已知q汽油=4.6×107J/kg。 (1)求这段测试路程中，汽油完全燃烧放出的热量。 (2)这辆混合动力汽车平稳行驶时，内燃机输出的有效能量包括两部分，既可以牵引汽车向前运动，又可以向蓄电池充电。若这段测试路程中，所受牵引力做功为9×106J，该汽车内燃机的效率为40%，求蓄电池增加的电能。（忽略蓄电池和电动机的热损失及其他损失） 17．（25-26九年级上·河南商丘·期末）明明家更换了新的燃气灶，该燃气灶宣传能效为一级能效（热效率可以达到60%以上），明明想用烧水的方法来验证商家是否存在虚假宣传。已知锅内水的质量为3kg，水的初温为。将水加热到时，消耗了的天然气。水的比热容为，天然气的热值为，求： (1)这壶水加热到时，水吸收的热量； (2)这些天然气完全燃烧释放的热量； (3)根据以上数据计算该燃气灶的热效率并判断商家是否存在虚假宣传。 18．（25-26九年级上·安徽池州·期末）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%） 19．（25-26九年级上·江苏镇江·期末）近几年我国汽车业发展迅猛，如图甲所示是我国自主研制生产的一款环保混合动力汽车，环保混合动力汽车已成为不少人购买汽车的首选。这个混合动力汽车启动时，内燃机不工作，车内蓄电池输出能量；当高速平稳行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输出能量，同时又可以向蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量。为了保护蓄电池，当电池使用到剩下最大容量的20%停止供电。 (1)若混合动力汽车在平直公路上以速度匀速行驶，共消耗汽油所受平均阻力为1000N，求在此过程中： ①汽车行驶的路程是多少。 ②在水平道路匀速行驶测试中，牵引力做的功是多少？ ③若该汽车内燃机的效率为40%，最终使蓄电池增加的电能为多少J（忽略蓄电池和电动机的热损失及其他损失，） (2)若这个混合动力汽车制动减速的过程中，机械能转化为电能和内能，转化的电能与内能之比为，如图乙是机械能的变化量与速度变化量的关系图像，若该车从开始减速，转化的电能为，则该车的速度将会减小到多少？ 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $