14.3 热机的效率（举一反三·讲义）物理新教材人教版九年级全一册

本初中物理讲义聚焦“热机的效率”核心知识点，系统梳理燃料的热值（定义、单位、放热公式及性质）、热机效率（定义、公式、能量损耗与提高方法）、热机与环境（污染类型及防治措施），构建从基础概念到实际应用的完整学习支架。 资料以情景导入（汽车油耗差异）激发兴趣，知识归纳结合易错点（如热值与效率无关），题型选用各地期末真题（如氢能源车效率计算）培养科学思维，热机与环境部分渗透环保意识体现科学态度与责任。课中辅助教师高效授课，课后分层作业帮助学生巩固知识、查漏补缺。

14.3 热机的效率 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+4个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 我们知道汽油机、柴油机工作时，燃料燃烧会释放大量内能。但大家思考一个问题：同样一箱汽油，有的车跑得远，有的车跑得近。燃料燃烧放出的热量，真的全部变成汽车的动力了吗？ 想知道吗？ 知识归纳 【知识点1 燃料的热值】 1.定义：单位质量 / 体积燃料完全燃烧放出的热量，符号 。 2.单位： 固、液体： ；气体： 。 3.放热公式： Q放= （固液）；Q放= （气体） 4.性质：燃料固有属性，只与 有关，和质量、燃烧充分度无关 易错点：不完全燃烧放热 理论值，不改变热值 【例1】（25-26•九年级上·江西赣州•期末）2025年7月15日，我国成功发射天舟九号货运飞船如图。火箭升空时，火箭燃料燃烧了一部分后，剩余燃料的热值___________；火箭重返大气层时，表面部分烧蚀层熔化，这些烧蚀层的内能___________。（均选填“变大”、“变小”或“不变”） 【变式1-1】（25-26•九年级上·四川内江•期末）把质量为2kg、温度为20℃的水加热到80℃，水吸收的热量 为_____________ J，若用天然气来提供这些热量（不计热量损失），则需要完全燃烧__________ m3的天然气[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为3.6×107J/m3]。 【变式1-2】（25-26•九年级上·安徽合肥•期末）下列说法中正确的是（　　） A．医生常用冰袋给病人降温，是利用了水的比热容较大的特性 B．冬天用热水袋取暖，说明做功可以改变物体的内能 C．火箭发射常用液态氢作燃料，说明液态氢含有的热量多 D．冰在熔化成水的过程中，温度不变，内能增加 【知识点2 热机效率】 1.定义：热机用来做有用功的能量，与燃料完全燃烧放出总热量之比。 η= ×100% 。 2.公式配套： Q放=mq；有用功：W=Fs=Pt。 3.能量损耗：废气带走最多热量、散热、摩擦损耗，故：η 1。 4.特性：效率永远 100%。 5.提高效率方法： 充分燃烧；减少散热；润滑减摩擦；废气再利用。 6.易错：热值大≠热机效率高，二者无关。 【例2】（25-26•九年级上·山西大同•期末）关于热机效率，下列说法正确的是（　　） A．一般情况下，柴油机的效率比汽油机的低 B．燃烧相同质量的同种燃料，热机做的有用功越多，热机的效率越高 C．热机的效率越高，说明做功越快 D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的 【变式2-1】（25-26•九年级上·上海嘉定•期末）甲、乙两台热机，甲的效率比乙高，则下列说法正确的是（　　） A．甲做的有用功比乙多 B．甲做功比乙快 C．在相同的时间内，甲消耗的燃料比乙少 D．做相同的有用功，甲损失的能量比乙少 【变式2-2】（25-26•九年级上·四川绵阳•期末）某品牌汽车效率为30%，它在一年内消耗汽油2000kg，这段时间做的有用功是___________J，为了节能减排、保护环境，技术人员对该热机进行改进、优化，效率提高了2%，该车在这段时间可节约汽油___________kg（汽油的热值） 【例3】（25-26•九年级上·青海西宁•期末）氢能源是一种未来的绿色能源，中国的氢能源汽车（如图）正在蓬勃发展中。已知某品牌氢能源车输出功率为，某次行程中以的速度匀速行驶了。求： (1)行程中车所受到的牵引力为多少？ (2)若整个行驶过程中消耗了氢气，则该车的能量转化率为多少？（氢气的热值：） 【变式3-1】（25-26•九年级上·山东泰安•期末）某物理兴趣小组的同学用天然气灶给10kg的水加热，同时他们绘制了加热过程中水温随时间变化的图像，如图所示。若6min内完全燃烧了0.1m3的天然气，求：［水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为4.2×107J/m3］ (1)0.1m3的天然气完全燃烧放出的热量； (2)6min内水吸收的热量； (3)天然气灶烧水的加热效率。 【变式3-2】（25-26•九年级上·内蒙古通辽•期末）一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600r/min，求：     （1）该柴油机活塞1s对外做功几次？     （2）已知这台柴油机将内能转换为机械能的效率为40%，想要获得8.4×107J的机械能，需要消耗多少质量的柴油？（柴油的热值为4.2×107J/kg） 【知识点3 热机与环境】 1.污染类型 ①废气污染：一氧化碳、氮氧化物、粉尘，造成雾霾、酸雨 ②噪声污染：发动机轰鸣 ③余热污染：排出高温废气，加剧热岛效应 2.防治措施 ①改进发动机，使燃料充分燃烧 ②加装尾气净化装置 ③使用清洁能源（天然气、电能、氢能） ④多植树、降噪消音设备 ⑤研发新能源汽车 【例4】（25-26•九年级上·四川泸州•期末）下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（　　） A．热机排出的尾气没有内能 B．热机的效率能达到 C．热机的大量使用会造成环境污染 D．汽油机的做功冲程是将机械能转化成内能 【变式4-1】（25-26•九年级上·福建漳州•期末）下列关于热机和环境保护的说法中正确的是（       ） A．热机的效率是描述热机性能的重要指标 B．当前热机的效率可以达到100% C．汽车排出的尾气越浓，汽油机的效率越高 D．用水循环来降低热机的温度，主要是利用水蒸发吸热的特性 【变式4-2】（25-26•九年级上·广西南宁•期末）卡车的发动机常用水作为降温的物质，这是因为水的 较大的缘故。柴油的热值是4.3×107 J/kg, 1kg的柴油完全燃烧放出的热量是_________J，目前热机的效率 还比较低，在热机的能量损失中_____带走的热量最多，设法利用这部分的能量，是提高燃料利用率的重 要措施。 模块三 课后作业 一、单项选择题(共7题) 1.（25-26•九年级上·山东威海•期末）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 2.（25-26•九年级上·安徽安庆•期末）下列关于燃料的热值和热机效率的说法正确的是（　　） A．把煤磨成煤粉燃烧可以提高煤的热值 B．1kg某种燃料燃烧放出的热量越少，其热值一定越小 C．做相同的有用功，效率高的热机损失的能量少 D．新能源汽车实现了“零排放”，其效率达到了100% 3.（25-26•九年级上·广东惠州•期末）下列与小汽车有关的说法错误的是（　　） A．汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴 B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 C．如果四冲程内燃机的转速是600r/min，那么它每秒做功10次，共有40个冲程 D．在对外做功相同的情况下，热机的效率越高，消耗的燃料越少 4.（25-26•九年级上·广东广州•期末）如图某热机输出能量饼状图（有用的能量用灰色底表示），下列说法正确的是（　　） A．热机燃料完全燃烧释放的热量是1000J B．热机的效率约为33% C．热机的效率为75% D．有750J的化学能转化为内能 5.（25-26•九年级上·青海海东•期末）下列关于热机效率的说法正确的是（   ） A．热机的效率越低，它消耗的燃料就越多 B．燃料燃烧不充分时，部分能量被浪费掉，热值将减小 C．通过技术改进，热机效率可以无限增大 D．热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大 6.（25-26•九年级上·新疆乌鲁木齐•期末）当前正是板栗大量上市的季节，如图所示通常在炒板栗时要放一些沙子，一是让板栗受热均匀，二是因为沙子容易加热升温快，既能为板栗提供较高的加热温度，还能缩短加热时间，下列有关沙子升温快的主要原因说法正确的是（   ） A．沙子含有的热量多 B．沙子的热值大 C．沙子的比热容较小 D．沙子的比热容较大 7.（25-26•九年级上·湖北武汉•期末）山东潍柴集团于2020年正式发布全球首款效率突破50%的商用柴油机，世界内燃机发展出现历史性新突破，关于内燃机效率，下列说法正确的是（　　） A．内燃机效率越高则做功越快 B．一般情况下，汽油机的效率比柴油机更高 C．做同样多的功，若柴油机效率提高，则消耗的柴油变少 D．使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率，随着技术的进步，内燃机的效率能到达100% 二、多项选择题(共2题) 8.（25-26•九年级上·河北石家庄•期末）下列说法中正确的是（　　） A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多 B．完全燃烧2m3热值为4.0×107J/m3的天然气可以获得8.0×107J的热量 C．永动机是不可能制成的，因为它违背了能量守恒定律 D．尽量使燃料充分燃烧可以提高热机的效率 9.（25-26•九年级上·河南新乡•期末）为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施能提高热机效率的是（　　） A．减少热机内部各部件间的摩擦 B．增加热机的工作时间 C．在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少能量的损失 D．加注热值更大的燃料，使燃料燃烧放出更多的热量 三、填空题 10.（25-26•九年级上·四川内江•期末）汽油机一个工作循环要经历四个冲程，在四个冲程中，有_____ 个冲程要靠飞轮转动的能量来完成的；汽油机的效率________ （选填“可以”或“不可以”）达到100%。 11.（25-26•九年级上·吉林长春•期末）热机的效率是热机性能的重要指标，热机效率高，在做功同样多的情况下，消耗更___________（选填“多”或“少”）的燃料，从而节约能源，减少污染；另外在发电站，人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热，使燃料的利用率大大提高，废气供热是用___________的方法增加水的内能。 12.（25-26•九年级上·安徽合肥•期末）我国城市家庭多数已用上热值高、污染少的天然气。小明家用天然气灶将初温为的水加热到，共消耗天然气，此天然气灶的热效率为______。[已知，] 13.（25-26•九年级上·辽宁抚顺•期末）汽车的发动机是汽车的“心脏”，给汽车提供运动的动力。 (1)加油时，闻到汽油味，说明分子在______； (2)如图甲是某汽油机的某一冲程，该冲程的能量转化情况是______； (3)若汽油机的飞轮速度为1800转/min，则该汽油机2s对外做功______次； (4)某品牌汽车汽油机的能量流程图如图乙所示，该热机的效率约为______。若汽车行驶过程中消耗燃油1.5L（燃油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.8×103kg/m3），假如这些燃油完全燃烧，牵引力做的功是______J； (5)汽车行驶过程中，散失的能量越少，发动机的效率越______。 14.（25-26•九年级上·山东聊城•期末）土灶是我国古代劳动人民智慧的结晶，它通常以木柴、秸秆为燃料。目前，我市农村仍有使用土灶做饭的习惯。内部结构如图乙所示，木柴添加通道与烟囱相连，通风通道与木柴添加通道通过中间铁栅连通。某厂家根据土灶的结构设计了两款移动式土灶（如图丙和丁）。 (1)为使木柴充分燃烧，移动式土灶设计更合理的是______（选填“丙”或“丁”）。 (2)下列对土灶烟囱作用的说法不合理的一项是( ) A．有利于可燃物充分燃烧 B．有利于冷热空气形成对流 C．有利于提高可燃物的热值 D．有利于排出气体和烟尘 四、实验题 15.（25-26•九年级上·江苏宿迁•期末）如图是完全相同的装置甲、乙、丙，兴趣小组用这些装置来比较不 同物质的比热容或不同燃料的热值。燃料的质量都是10g，烧杯内液体的质量和初温均相同。 (1)为了比较不同物质的比热容，应选择 ________两图进行实验；实验通过 __________（选填“升高的温度”或“加热的时间”）反映液体吸热的多少。 (2)比较不同物质的比热容，选用图中合适的装置加热相同时间后，绘制出温度﹣时间图象如图丁，液体a的比热容_______（选填“大于”“小于”或“等于”）液体b的比热容。 (3)小华用图甲装置，根据酒精燃烧后水升高的温度，测出酒精的热值。这种方法测出的热值与“标准值”相比 _______（选填“偏大”“偏小”或“一样”），理由是 __________。 (4)小明选用甲、乙两个装置比较不同燃料的热值过程中，甲烧杯内液体沸腾时下面的燃料还未燃尽，而乙烧杯中液体在燃料燃尽时都未沸腾（两种燃料都充分燃烧）_____（选填“能”或“不能”）比较出哪种燃料热值大。 五、计算题 16.（25-26•九年级上·云南昆明•期末） “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。 17.（25-26•九年级上·内蒙古乌兰察布•期末）某一款国产氢能源汽车，一标准大气压下，该汽车一次可携带6×104L的氢气燃料，并使用质子交换膜燃料电池进行能量转换，可获得相比于传统热机更大的能量转化效率。在一次性能测试中，该汽车牵引力为1050N，装满氢气后匀速行驶了600km，恰好用完所有氢气。已知氢气热值为1.4×108J/kg，氢气密度约为0.1kg/m3，汽油热值为4.5×107J/kg。求： (1)汽车牵引力做的功； (2)该过程中汽车消耗的氢气完全燃烧产生的热量； (3)如果该汽车使用汽油作为燃料，需要消耗40kg的汽油，请分别计算使用氢气和汽油作为燃料时的效率并说明汽车使用哪种燃料更好（简要写出判断的理由）？ 9 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 14.3 热机的效率 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+4个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 我们知道汽油机、柴油机工作时，燃料燃烧会释放大量内能。但大家思考一个问题：同样一箱汽油，有的车跑得远，有的车跑得近。燃料燃烧放出的热量，真的全部变成汽车的动力了吗？ 想知道吗？ 知识归纳 【知识点1 燃料的热值】 1.定义：单位质量 / 体积燃料完全燃烧放出的热量，符号 q 。 2.单位： 固、液体： J/kg ；气体： J/m3 。 3.放热公式： Q放= mq （固液）；Q放= Vq （气体） 4.性质：燃料固有属性，只与 种类 有关，和质量、燃烧充分度无关 易错点：不完全燃烧放热 小于 理论值，不改变热值 【例1】（25-26•九年级上·江西赣州•期末）2025年7月15日，我国成功发射天舟九号货运飞船如图。火箭升空时，火箭燃料燃烧了一部分后，剩余燃料的热值___________；火箭重返大气层时，表面部分烧蚀层熔化，这些烧蚀层的内能___________。（均选填“变大”、“变小”或“不变”） 【答案】 不变 变大 【详解】[1]燃料的热值属于燃料的固有属性，与燃料的种类、状态有关，与燃料消耗的质量、体积无关，所以火箭燃料燃烧了一部分后，剩余燃料的热值不变。 [2]烧蚀层熔化过程中，要不断吸热，内能变大。 【变式1-1】（25-26•九年级上·四川内江•期末）把质量为2kg、温度为20℃的水加热到80℃，水吸收的热量 为_____________ J，若用天然气来提供这些热量（不计热量损失），则需要完全燃烧__________ m3的天然气[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为3.6×107J/m3]。 【答案】 0.014 【详解】温度变化 水吸收的热量 不计热损失，天然气完全燃烧放出的热量 天然气的体积 【变式1-2】（25-26•九年级上·安徽合肥•期末）下列说法中正确的是（　　） A．医生常用冰袋给病人降温，是利用了水的比热容较大的特性 B．冬天用热水袋取暖，说明做功可以改变物体的内能 C．火箭发射常用液态氢作燃料，说明液态氢含有的热量多 D．冰在熔化成水的过程中，温度不变，内能增加 【答案】D 【详解】A．医生用冰袋给病人降温，利用的是冰熔化时会吸收热量，从而带走人体的热量，达到降温目 的；而水的比热容较大的特性，通常用于调节气温、制作热水袋保温等场景，并非冰袋降温的原理，故A错误； B．冬天用热水袋取暖，是因为热水袋温度较高，通过热传递的方式将热量转移到人体，使人体内能增加、温度升高，故B错误； C．火箭发射用液态氢作燃料，是因为液态氢的热值高，相同质量的液态氢完全燃烧时能放出更多的热量；热量是一个过程量，描述时只能说“吸收” 或“放出”热量，不能说“含有”热量，故C错误； D．冰是晶体，晶体在熔化过程中，虽然持续吸热，但温度保持不变；由于吸热，冰内部的分子势能增加，而温度不变则分子动能不变，所以整体内能会增加，故D正确。 故选D。 【知识点2 热机效率】 1.定义：热机用来做有用功的能量，与燃料完全燃烧放出总热量之比。 η= ×100% 。 2.公式配套： Q放=mq；有用功：W=Fs=Pt。 3.能量损耗：废气带走最多热量、散热、摩擦损耗，故：η < 1。 4.特性：效率永远 小于 100%。 5.提高效率方法： 充分燃烧；减少散热；润滑减摩擦；废气再利用。 6.易错：热值大≠热机效率高，二者无关。 【例2】（25-26•九年级上·山西大同•期末）关于热机效率，下列说法正确的是（　　） A．一般情况下，柴油机的效率比汽油机的低 B．燃烧相同质量的同种燃料，热机做的有用功越多，热机的效率越高 C．热机的效率越高，说明做功越快 D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的 【答案】B 【详解】A．柴油机的压缩程度比汽油机的高，燃料燃烧更充分，热机效率更高，故A错误； B．根据热机效率公式，在燃料完全燃烧放出的热量一定的情况下，做的有用功越多，热机的效率越高。故B正确； C．热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，与功率无关，故C错误； D．根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多，故D错误。 故选B。 【变式2-1】（25-26•九年级上·上海嘉定•期末）甲、乙两台热机，甲的效率比乙高，则下列说法正确的是（　　） A．甲做的有用功比乙多 B．甲做功比乙快 C．在相同的时间内，甲消耗的燃料比乙少 D．做相同的有用功，甲损失的能量比乙少 【答案】D 【详解】A．虽然甲效率高，但没有说明输入能量是否相同，也没有说明工作时间或输出要求，所以无法确定有用功大小，故A错误； B．“做功快”指的是功率大，即单位时间内做功多， 只说了效率高，并未涉及做功快慢或时间，故B错误； C．没有说明在相同时间内做了多少功， 如果甲效率高，但在相同时间内做的功也多，那么它消耗的燃料可能并不少，故C错误； D．两台热机都完成相同的有用功，根据，可得，由于，所以甲需要的总能量（燃料燃烧放热）更少，而有用功相同，那么损失的能量为，有用功相同，甲的消耗的总能量更少，所以甲损失的能量比乙少，故D正确。 故选 D。 【变式2-2】（25-26•九年级上·四川绵阳•期末）某品牌汽车效率为30%，它在一年内消耗汽油2000kg，这段时间做的有用功是___________J，为了节能减排、保护环境，技术人员对该热机进行改进、优化，效率提高了2%，该车在这段时间可节约汽油___________kg（汽油的热值） 【答案】 2.76×1010 125 【详解】[1]汽油完全燃烧放出的热量为 这段时间做的有用功为 [2]该车在这段时间做的有用功相同，效率提高了，即 汽油完全燃烧放出的热量为 汽油的质量为 则这段时间可节约汽油的质量为 【例3】（25-26•九年级上·青海西宁•期末）氢能源是一种未来的绿色能源，中国的氢能源汽车（如图）正在蓬勃发展中。已知某品牌氢能源车输出功率为，某次行程中以的速度匀速行驶了。求： (1)行程中车所受到的牵引力为多少？ (2)若整个行驶过程中消耗了氢气，则该车的能量转化率为多少？（氢气的热值：） 【答案】(1)4×103N (2)40% 【详解】（1）已知车的输出功率 行驶速度，由 可得，行程中车所受到的牵引力为 （2）已知整个行驶过程中消耗了0.4kg氢气，根据热量公式，则氢气完全燃烧放出的热量 根据，该车在行驶过程中做的有用功 则该车的能量转化率为 【变式3-1】（25-26•九年级上·山东泰安•期末）某物理兴趣小组的同学用天然气灶给10kg的水加热，同时他们绘制了加热过程中水温随时间变化的图像，如图所示。若6min内完全燃烧了0.1m3的天然气，求：［水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为4.2×107J/m3］ (1)0.1m3的天然气完全燃烧放出的热量； (2)6min内水吸收的热量； (3)天然气灶烧水的加热效率。 【答案】(1)4.2×106J (2)2.52×106J (3)60% 【详解】（1）天然气完全燃烧放出的热量Q放=qV=4.2×107J/m3×0.1m3=4.2×106J （2）水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×(80℃-20℃)=2.52×106J （3）天然气灶的加热效率 【变式3-2】（25-26•九年级上·内蒙古通辽•期末）一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600r/min，求：     （1）该柴油机活塞1s对外做功几次？     （2）已知这台柴油机将内能转换为机械能的效率为40%，想要获得8.4×107J的机械能，需要消耗多少质量的柴油？（柴油的热值为4.2×107J/kg） 【答案】（1）30  （2）5kg 【详解】(1)已知飞轮转速为3600r/min，即60r/s，而一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，所以该柴油机1s对外做功30次； (2)由η=得，柴油燃烧需放出的热量： Q放===2.1×108J， 由Q放=mq得，需要柴油的质量： m油===5kg， 【知识点3 热机与环境】 1.污染类型 ①废气污染：一氧化碳、氮氧化物、粉尘，造成雾霾、酸雨 ②噪声污染：发动机轰鸣 ③余热污染：排出高温废气，加剧热岛效应 2.防治措施 ①改进发动机，使燃料充分燃烧 ②加装尾气净化装置 ③使用清洁能源（天然气、电能、氢能） ④多植树、降噪消音设备 ⑤研发新能源汽车 【例4】（25-26•九年级上·四川泸州•期末）下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（　　） A．热机排出的尾气没有内能 B．热机的效率能达到 C．热机的大量使用会造成环境污染 D．汽油机的做功冲程是将机械能转化成内能 【答案】C 【详解】A．热机排出的尾气温度比较高，含有较多内能，故A错误； B．由于摩擦、散热等因素的存在，无论采用何种方法，都不可能使热机效率达到100%，故B错误； C．热机是通过燃烧汽油或柴油来提供动力的，而汽油和柴油的燃烧会产生较多污染物污染环境，故C正确； D．汽油机的做功冲程中，缸内气体推动活塞对外做功，是将内能转化为机械能，故D错误。 故选C。 【变式4-1】（25-26•九年级上·福建漳州•期末）下列关于热机和环境保护的说法中正确的是（       ） A．热机的效率是描述热机性能的重要指标 B．当前热机的效率可以达到100% C．汽车排出的尾气越浓，汽油机的效率越高 D．用水循环来降低热机的温度，主要是利用水蒸发吸热的特性 【答案】A 【详解】A．热机的效率是指输出的有用的能量占总能量的百分比，也是表示热机性能的重要指标， 故A正确； B．热机工作时由于要克服机械间的摩擦做额外功、同时也存在热散失、并且废气带走大部分能量，所以热机的效率很低，不能达到100%，故B错误； C．热机工作时，燃料燃烧放出的废气会带走大部分能量，汽车排出的尾气越浓，汽油机的效率越低，故C错误； D．用水循环来降低热机的温度，是因为水的比热容比较大，在升高相同的温度时可以吸收更多的热量，降低发动机的温度，故D错误。 故选A。 【变式4-2】（25-26•九年级上·广西南宁•期末）卡车的发动机常用水作为降温的物质，这是因为水的 较大的缘故。柴油的热值是4.3×107 J/kg, 1kg的柴油完全燃烧放出的热量是_________J，目前热机的效率 还比较低，在热机的能量损失中_____带走的热量最多，设法利用这部分的能量，是提高燃料利用率的重 要措施。 【答案】 比热容 4.3×107 J 废气 【详解】[1]水的比热容比较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，汽车发动机常用水来做冷却剂； [2]柴油的热值是4.3×107 J/kg，其物理意义是质量为1kg的柴油完全燃烧放出的热量是4.3×107 J； [3]热机各种损失中，废气带走的能量最多。设法利用这些能量，是提高燃料利用率的重要措施。 模块三 课后作业 一、单项选择题(共7题) 1.（25-26•九年级上·山东威海•期末）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。 2.（25-26•九年级上·安徽安庆•期末）下列关于燃料的热值和热机效率的说法正确的是（　　） A．把煤磨成煤粉燃烧可以提高煤的热值 B．1kg某种燃料燃烧放出的热量越少，其热值一定越小 C．做相同的有用功，效率高的热机损失的能量少 D．新能源汽车实现了“零排放”，其效率达到了100% 【答案】C 【详解】A．热值是燃料的一种特性，和燃料是块状或者粉末状无关，把煤磨成煤粉，只能使燃烧得更充分，提高燃料的利用率，热值不变，故A错误； B．1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料得热值，没有完全燃烧，放出得热量会偏小，但是热值不变，故B错误； C．热机的效率，而，做相同的有用功，效率高的热机总功少，即损失的能量少，故C正确； D．任何热机在工作过程中，不可避免的会有能量损失，效率不可能达到了100%。新能源汽车实现了“零排放”，其效率也到不了100%，故D错误。 故选C。 3.（25-26•九年级上·广东惠州•期末）下列与小汽车有关的说法错误的是（　　） A．汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴 B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 C．如果四冲程内燃机的转速是600r/min，那么它每秒做功10次，共有40个冲程 D．在对外做功相同的情况下，热机的效率越高，消耗的燃料越少 【答案】C 【详解】A．汽油机是靠汽缸顶部的火花塞来点火的，而柴油机的顶部是喷油嘴，其点火方式是压燃式，故A正确，不符合题意； B．使燃料燃烧更充分，做的有用功更多，可以提高热机效率，故B正确，不符合题意； C．如果四冲程内燃机的转速是600r/min，即1s内飞轮转10圈，四冲程内燃机飞轮转两圈，内燃机完成一个工作循环，经历四个冲程，做功一次，那么1s内飞轮转10圈，内燃机完成5个工作循环，经历20个冲程，做功5次，故C错误，符合题意； D．根据热机效率的公式，在对外做功相同的情况下，热机的效率越高，Q值越小，根据可知，消耗的燃料越少，故D正确，不符合题意。 故选C。 4.（25-26•九年级上·广东广州•期末）如图某热机输出能量饼状图（有用的能量用灰色底表示），下列说法正确的是（　　） A．热机燃料完全燃烧释放的热量是1000J B．热机的效率约为33% C．热机的效率为75% D．有750J的化学能转化为内能 【答案】A 【详解】A．热机燃料完全燃烧释放的热量等于转化的内能与机械能之和，即 故A正确； BC．热机的效率 故BC错误； D．燃料燃烧是将化学能转化为内能和机械能，其中转化为内能的是750J，但不能说“有750J的化学能转化为内能”（因为还有部分化学能转化为机械能），故D错误。 故选A。 5.（25-26•九年级上·青海海东•期末）下列关于热机效率的说法正确的是（   ） A．热机的效率越低，它消耗的燃料就越多 B．燃料燃烧不充分时，部分能量被浪费掉，热值将减小 C．通过技术改进，热机效率可以无限增大 D．热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大 【答案】D 【详解】A．当有效利用的能量一定时，热机消耗的燃料越多，热机效率越低，但选项中没有说明有效利用的能量一定，故A错误； B．热值的大小只与燃料的种类有关，与燃烧程度无关，燃料燃烧不充分时，部分能量被浪费掉，热值不变，故B错误； C．热机在工作时也不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，热机效率不能达100%，故C错误； D．热机效率越高，热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比越大，内能转化为机械能的比例越大，故D正确。 故选D。 6.（25-26•九年级上·新疆乌鲁木齐•期末）当前正是板栗大量上市的季节，如图所示通常在炒板栗时要放一些沙子，一是让板栗受热均匀，二是因为沙子容易加热升温快，既能为板栗提供较高的加热温度，还能缩短加热时间，下列有关沙子升温快的主要原因说法正确的是（   ） A．沙子含有的热量多 B．沙子的热值大 C．沙子的比热容较小 D．沙子的比热容较大 【答案】C 【详解】A．热量是一个过程量，不能说含有热量，只能说吸收或放出热量，故A错误； B．热值是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，沙子不是燃料，所以无法谈热值大小，故B错误； CD．在炒板栗时，由于锅底的温度较高，容易把板栗炒糊，因此锅中总要放入些沙子，由于沙子的比热容小，沙子很容易被炒热，这样沙子被炒热后可以均匀的把热量传递给板栗，这样炒出的板栗效果较好。故C正确，D错误。 故选C。 7.（25-26•九年级上·湖北武汉•期末）山东潍柴集团于2020年正式发布全球首款效率突破50%的商用柴油机，世界内燃机发展出现历史性新突破，关于内燃机效率，下列说法正确的是（　　） A．内燃机效率越高则做功越快 B．一般情况下，汽油机的效率比柴油机更高 C．做同样多的功，若柴油机效率提高，则消耗的柴油变少 D．使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率，随着技术的进步，内燃机的效率能到达100% 【答案】C 【详解】A．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，功率是热机做功的快慢，两者没有必然联系，故A错误； B．一般情况下，柴油机做有用功的能量在燃料完全燃烧放出热量中所占比值较高，所以汽油机的效率比柴油机低，故B错误； C．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，做同样多的功，若柴油机效率提高，则需要燃料完全燃烧放出热量少，则消耗的柴油变少，故C正确； D．热机在工作过程中会由于热传递或摩擦等消耗一些能量，所以热机效率不能达到100%，故D错误。 故选C。 二、多项选择题(共2题) 8.（25-26•九年级上·河北石家庄•期末）下列说法中正确的是（　　） A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多 B．完全燃烧2m3热值为4.0×107J/m3的天然气可以获得8.0×107J的热量 C．永动机是不可能制成的，因为它违背了能量守恒定律 D．尽量使燃料充分燃烧可以提高热机的效率 【答案】BCD 【详解】A．由Q放=mq可知，燃烧时放出的热量与燃料的热值和质量有关，故A错误； B．完全燃烧2m3热值为4.0×107J/m3的天然气可以获得的热量为 Q放=Vq=2m3×4.0×107J/m3=8.0×107J 故B正确； C．永动机是一种不需要外界输入能量或只需一个初始能量就可以永远做功的机器，而实际上在使用机器的过程中，总有能量损失，所以永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律，故C正确； D．尽量使燃料充分燃烧，燃料放出的热量增多，增加可利用的有用功，可提高热机的效率，故D正确。 故选BCD。 9.（25-26•九年级上·河南新乡•期末）为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施能提高热机效率的是（　　） A．减少热机内部各部件间的摩擦 B．增加热机的工作时间 C．在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少能量的损失 D．加注热值更大的燃料，使燃料燃烧放出更多的热量 【答案】AC 【详解】要提高热机的效率，就要减少热量的损失，使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率；而增加热机的工作时间、燃烧一些热值大的燃料和增加所用燃料的质量并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率。故AC符合题意，BD不符合题意。 故选AC。 三、填空题 10.（25-26•九年级上·四川内江•期末）汽油机一个工作循环要经历四个冲程，在四个冲程中，有_____ 个冲程要靠飞轮转动的能量来完成的；汽油机的效率________ （选填“可以”或“不可以”）达到100%。 【答案】 三 不可以 【详解】在汽油机一个工作循环中，只有做功冲程对外做功，把内能转化为机械能，其它冲程是靠飞轮转动的能量来完成的。 汽油机工作时，会因为散热、废气带走热量、机械摩擦等原因损失能量，任何热机的效率都不可能达到 100%。 11.（25-26•九年级上·吉林长春•期末）热机的效率是热机性能的重要指标，热机效率高，在做功同样多的情况下，消耗更___________（选填“多”或“少”）的燃料，从而节约能源，减少污染；另外在发电站，人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热，使燃料的利用率大大提高，废气供热是用___________的方法增加水的内能。 【答案】 少 热传递 【详解】[1]在做功同样多的情况下，由可知，热机效率高的，燃料完全燃烧释放的热量少，消耗的燃料较少。 [2]人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热，使燃料的利用率大大提高，废气的温度高于水的，所以废气供热是用热传递的方法增加水的内能。 12.（25-26•九年级上·安徽合肥•期末）我国城市家庭多数已用上热值高、污染少的天然气。小明家用天然气灶将初温为的水加热到，共消耗天然气，此天然气灶的热效率为______。[已知，] 【答案】36% 【详解】由题意可知，水吸收的热量为 完全燃烧天然气放出的热量为 则此天然气灶的热效率为 13.（25-26•九年级上·辽宁抚顺•期末）汽车的发动机是汽车的“心脏”，给汽车提供运动的动力。 (1)加油时，闻到汽油味，说明分子在______； (2)如图甲是某汽油机的某一冲程，该冲程的能量转化情况是______； (3)若汽油机的飞轮速度为1800转/min，则该汽油机2s对外做功______次； (4)某品牌汽车汽油机的能量流程图如图乙所示，该热机的效率约为______。若汽车行驶过程中消耗燃油1.5L（燃油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.8×103kg/m3），假如这些燃油完全燃烧，牵引力做的功是______J； (5)汽车行驶过程中，散失的能量越少，发动机的效率越______。 【答案】(1)不停地做无规则运动 (2)机械能转化为内能 (3)30 (4) 35% 1.932×107 (5)高 【详解】（1）加油时，闻到汽油味是扩散现象，是因为分子在不停地做无规则运动。 （2）如图甲，两个气门都关闭，活塞向上，是压缩冲程，该冲程将机械能转化为内能。 （3）汽油机的飞轮速度为1800转/min即30r/s，由于汽油机一个工作循环，飞轮和曲轴转两圈，4个冲程，对外做功1次，因此该汽油机2s对外做功30次。 （4）[1]热机效率是输出有用功占燃料释放总热量的比值，如图乙所示，该热机的效率约为 η=1-33%-25%-7%=35% [2]汽车行驶过程中消耗燃油的质量为 m油=ρV=0.8×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.2kg 则燃油完全燃烧放出的热量为 Q放=mq=1.2kg×4.6×107J/kg=5.52×107J 牵引力做的功为 W=ηQ放=35%×5.52×107J=1.932×107J （5）汽车行驶过程中，散失的能量越少，则额外功越小，有用功越大，则发动机的效率越高。 14.（25-26•九年级上·山东聊城•期末）土灶是我国古代劳动人民智慧的结晶，它通常以木柴、秸秆为燃料。目前，我市农村仍有使用土灶做饭的习惯。内部结构如图乙所示，木柴添加通道与烟囱相连，通风通道与木柴添加通道通过中间铁栅连通。某厂家根据土灶的结构设计了两款移动式土灶（如图丙和丁）。 (1)为使木柴充分燃烧，移动式土灶设计更合理的是______（选填“丙”或“丁”）。 (2)下列对土灶烟囱作用的说法不合理的一项是( ) A．有利于可燃物充分燃烧 B．有利于冷热空气形成对流 C．有利于提高可燃物的热值 D．有利于排出气体和烟尘 【答案】(1)丁 (2)C 【详解】（1）在丁中有通风口，进入更多的空气，能使木柴充分燃烧，所以移动式土灶设计更合理的是丁。 （2）土灶设计烟囱的作用是：有利于冷热空气形成对流，有利于可燃物充分燃烧，有利于排出有害气体和烟尘；热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，故选C。 四、实验题 15.（25-26•九年级上·江苏宿迁•期末）如图是完全相同的装置甲、乙、丙，兴趣小组用这些装置来比较不 同物质的比热容或不同燃料的热值。燃料的质量都是10g，烧杯内液体的质量和初温均相同。 (1)为了比较不同物质的比热容，应选择 ________两图进行实验；实验通过 __________（选填“升高的温度”或“加热的时间”）反映液体吸热的多少。 (2)比较不同物质的比热容，选用图中合适的装置加热相同时间后，绘制出温度﹣时间图象如图丁，液体a的比热容_______（选填“大于”“小于”或“等于”）液体b的比热容。 (3)小华用图甲装置，根据酒精燃烧后水升高的温度，测出酒精的热值。这种方法测出的热值与“标准值”相比 _______（选填“偏大”“偏小”或“一样”），理由是 __________。 (4)小明选用甲、乙两个装置比较不同燃料的热值过程中，甲烧杯内液体沸腾时下面的燃料还未燃尽，而乙烧杯中液体在燃料燃尽时都未沸腾（两种燃料都充分燃烧）_____（选填“能”或“不能”）比较出哪种燃料热值大。 【答案】(1) 甲、丙 加热的时间 (2)大于 (3) 偏小 存在热量损失 (4)能 【详解】（1）[1][2]比较不同物质的比热容，应该用相同的加热源对不同物质进行加热，所以选甲、丙；根据转换法的应用，用加热时间反映物体吸热的多少。 （2）根据绘制出温度﹣时间图象（如上图丁），升高相同的温度，a加热时间较长、吸收的热量较多，则a吸热能力强，即液体a的比热容大于液体b的比热容。 （3）[1][2]在加热的过程中，酒精未完全燃烧、酒精产生的热量部分被烧杯和石棉网吸收还有一部分被空气吸收，存在热量损失，则计算出酒精放出的热量偏小，所以，计算出酒精放出的热量偏小。 （4）甲、乙中液体种类，质量均相等，甲烧杯内液体沸腾时下面的燃料还未燃尽，而乙烧杯中液体在燃料燃尽时都未沸腾（两种燃料都充分燃烧），说明甲装置中液体吸收的热量大于乙装置中液体吸收的热量，即较少质量的燃料1比较多质量的燃料2放出的热量多，由能比较出，燃料1的热值比燃料2的热值大。 五、计算题 16.（25-26•九年级上·云南昆明•期末） “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 17.（25-26•九年级上·内蒙古乌兰察布•期末）某一款国产氢能源汽车，一标准大气压下，该汽车一次可携带6×104L的氢气燃料，并使用质子交换膜燃料电池进行能量转换，可获得相比于传统热机更大的能量转化效率。在一次性能测试中，该汽车牵引力为1050N，装满氢气后匀速行驶了600km，恰好用完所有氢气。已知氢气热值为1.4×108J/kg，氢气密度约为0.1kg/m3，汽油热值为4.5×107J/kg。求： (1)汽车牵引力做的功； (2)该过程中汽车消耗的氢气完全燃烧产生的热量； (3)如果该汽车使用汽油作为燃料，需要消耗40kg的汽油，请分别计算使用氢气和汽油作为燃料时的效率并说明汽车使用哪种燃料更好（简要写出判断的理由）？ 【答案】(1) (2) (3)分别为75%和35%，由于，且氢气的热值大，燃烧后的生成物为水，非常环保，所以汽车使用氢燃料更好。 【详解】（1）汽车牵引力做功为 （2）6×104L的氢气燃料的质量为 该过程中汽车消耗的氢气完全燃烧产生的热量为 （3）使用氢气燃料的效率为 汽车消耗的汽油完全燃烧产生的热量为 使用汽油燃料的效率为 由于，且氢气的热值大，燃烧后的生成物为水，非常环保，所以汽车使用氢燃料更好。 18 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $