第05讲 热机效率（暑假预习举一反三讲义）新九年级物理新人教版

第05讲 热机效率 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（2个知识归纳+6个题型）+暑假作业】 【情景引入】 同学们，我们开车加油时，加满一箱油能跑几百公里，可燃料燃烧释放的内能真的全部用来驱动汽车前进了吗？摸一摸行驶后的发动机外壳发烫，尾气排出时温度很高，还有零件转动摩擦也会发热。这说明大部分热量都白白浪费了。同样消耗等量汽油，有的车更省油、续航更远，这背后就和能量利用率有关。今天我们就来学习如何定量衡量热机对能量的利用程度，认识热机效率，分析热量流失的原因，探讨怎样让内燃机更节能。 【知识点1】 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） 常用燃料的热值对应表 热值的理解 （1）热值反应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）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。 【例1】（2026九年级·山东·专题练习）如图是北京天兵科技有限公司自主研制的“天龙三号”液体燃料火箭的发动机示意图。输送装置将燃料和氧化剂输送到燃烧室燃烧，产生气体推动火箭前进。下列说法正确的是（    ） A．燃料燃烧时内能转化为机械能 B．燃烧放出热量越多，燃料热值越大 C．燃料箱燃料减少，燃料热值不变 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】C 【详解】A．燃料燃烧时，燃料的化学能转化为内能，故A错误； BC．热值决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，故B错误，C正确； D．火箭前进时，燃料的化学能转化为内能，内能再转化为机械能，在此过程中会有热量散失和克服摩擦做功等，能量利用率不可能达到100%，即化学能不能全部转化为机械能，故D错误。 故选C。 【变式1-1】（25-26九年级上·福建厦门·阶段检测）氢能是新能源利用的新潮流，加快氢能产业发展成为实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。市场上的某品牌氢能自行车，一次性充满氢气，2h匀速骑行，氢气热值为。氢气完全燃烧产生的热量是______J，选用氢气做燃料是因为氢气的_____大。 【答案】 热值 【详解】根据燃料完全燃烧放热公式可得 氢气被选作燃料，核心原因是它的热值大，相同质量的氢气完全燃烧时，相比其他燃料能释放出更多的热量，符合新能源高效供能的需求。 【变式1-2】（2026·海南海口·模拟预测）氢能是新能源利用的新潮流。如图是某品牌氢能自行车，充满0.02kg氢后，能匀速骑行50km，氢气热值为，氢气完全燃烧产生的热量是________J，选用氢气做燃料是因为氢气的________（选填“比热容”或“热值”）大。 【答案】 热值 【详解】根据可得，氢气完全燃烧产生的热量是 氢能源作为新型能源，选做燃料是因为氢气的热值大。 【知识点2】 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. 内燃机中热量燃烧的能量流向图 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。 热机效率的理解 （1）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。 （2）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2】（25-26九年级上·山东德州·阶段检测）下列关于燃料的热值与热机的效率的说法，正确的是（     ） A．无烟煤的热值比1kg无烟煤的热值大 B．燃料的热值越大，完全燃烧放出的热量越多 C．一般情况下，汽油机比柴油机的效率高 D．工作相同时间，柴油机的效率越高，消耗的燃料越少 【答案】D 【详解】A．热值是燃料的一种特性，热值大小仅与燃料的种类有关，而与燃料的质量、燃料的燃烧程度无关，所以1kg无烟煤的热值与10kg无烟煤的热值一样大，故A错误； B．根据知，在质量相同时，燃料的热值越大，完全燃烧放出的热量越多，故B错误； C．一般柴油机的压缩比比汽油机大得多，且柴油燃烧要比汽油燃烧更充分，所以柴油机的效率更高一些，故C错误； D．柴油机的效率高，有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值大，在输出功率相同时，工作相同时间，效率越高消耗燃料越少，故D正确。 故选D。 【变式2-1】（2026·湖北鄂州·二模）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。 【变式2-2】（2026·广东深圳·三模）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。 【例3】（2026·四川成都·中考真题）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。 【变式3-1】（2026·云南德宏·模拟预测）如图所示为便携卡式炉，它采用丁烷作为燃料。若在水壶中装入2kg初温为25℃的水，用卡式炉加热至100℃，消耗丁烷25g。已知，，下列说法正确的是（　　） A．加热过程中，水的温度升高，比热容增大 B．水吸收的热量为 C．25g丁烷完全燃烧放出的热量为 D．该卡式炉的加热效率为52.5% 【答案】D 【详解】A．比热容是物质本身的特性，与温度变化无关，故A错误； B．水吸收的热量为，故B错误； C．丁烷燃烧放出的热量为，故C错误； D．该卡式炉的加热效率，故D正确。 故选D。 【变式3-1】（2026·江苏·三模）如图甲所示，用同一个实验装置分别加热100 g的A、B两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化的图线（图乙），A液体从加热至沸腾刚好消耗了8 g酒精。若单位时间内A吸收的热量与B吸收的热量相等。已知，，该实验在1个标准大气压下进行，下列说法正确的是（　　） A． B．该酒精灯的加热效率为20% C．A液体的吸热能力大于B的吸热能力 D．0-8 min内A液体吸收的热量为 【答案】D 【详解】A． 标准大气压下，水的沸点为，观察图乙，B的温度升高到后保持不变，因此B是水，A不是水。由图像可以看出，两种液体都从升温到，A液体需要加热4min，B液体需要加热8min，所以。根据得 所以 故A错误； B．液体的质量 A液体从加热至耗时4min，吸收的热量 A液体从加热至沸腾需要加热10min，需要吸收的热量 A液体从加热至沸腾刚好消耗了8 g酒精， 酒精完全燃烧放出的热量 该酒精灯的加热效率 故B错误； C．由前面的分析可知，A液体的比热容小于B液体的比热容，，所以A液体的吸热能力小于B液体的吸热能力。故C错误； D．由前面分析可知，A液体在时间内吸收的热量为，所以内A液体吸收的热量为 故D正确。 故选D。 【例4】（25-26九年级上·安徽合肥·期末）某科创小组用图甲所示的实验装置探究“水沸腾前后温度变化的特点”。 时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 温度/℃ 90 92 94 96 97 98 98 98 (1)根据实验数据绘制水沸腾前后温度随时间变化的图像如图乙中的实线a所示，若将水置于密闭的容器（如高压锅）中探究，则温度随时间变化的图像可能是图乙中的________（选填“b”“c”或“d”）； (2)实验后整理器材，发现灯中的酒精明显减少，引发同学们思考。测得完全燃烧5g酒精使200g水升高40℃（水未沸腾），则该加热装置的热效率为________。【，】 【答案】(1)b (2)22.4% 【详解】（1）根据实验数据记录，此时水的沸点为98℃，由于气压越高，水沸点越高，若将水置于密闭的容器，气压升高，所以水的沸点会升高，则温度随时间变化的图像可能是图乙中的b。 （2）酒精完全燃烧放出的热量为 水吸收的热量为 则酒精的利用率为 【变式4-1】（2026·吉林长春·模拟预测）在探究比较不同物质吸热情况的实验中。 加热时间/min 0 1 2 3 4 水的温度/℃ 30 34 38 42 46 煤油的温度/℃ 10 18 26 34 42 (1)实验中，必须取________相等的水和煤油放入两个相同的烧杯，用相同的酒精灯加热（如图所示）。 (2)实验中若对水和煤油加热相同时间，可通过比较________来判断水和煤油吸热能力的强弱。 (3)分析表中数据可知，质量相等的水和煤油，升高的温度相同时，_______吸收的热量更多。 (4)实验时能闻到酒精的气味，这是_______现象，酒精燃烧过程中热值________。 (5)我国北方楼房中的暖气用水作为介质，请你详细阐述这样做的原因：_______。 【答案】(1)质量 (2)升高的温度 (3)水 (4) 扩散 不变 (5)水的比热容较大，相同质量的水和其他比热容更小的物质相比，降低相同温度时，水放出的热量更多 【详解】（1）探究不同物质吸热能力时，根据控制变量法，需要控制水和煤油的质量相等，只改变物质种类。 （2）相同酒精灯加热相同时间，说明水和煤油吸收的热量相等，此时可以通过比较升高的温度判断吸热能力，根据公式可知，升高温度越小，吸热能力越强。 （3）由表格数据可知：质量相等的水和煤油升高相同温度时，水需要的加热时间更长，说明水吸收的热量更多。 （4）能闻到酒精气味，是酒精分子不停做无规则运动扩散到空气中，属于扩散现象。 热值是燃料本身的特性，只和燃料种类有关，和燃料质量无关，因此酒精燃烧过程中热值不变。 （5）水的比热容大，根据放热公式，相同质量的水和其他比热容更小的物质相比，降低相同温度时，水放出的热量更多，更适合作为暖气的传热介质。 【变式4-2】（2026·江苏南通·二模）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。 【例5】（25-26九年级上·山西运城·阶段检测）如图是我国自主研制的机械狗“上班”的情景。机械狗在救援、安防、物流等方面有着重要的作用。机械狗在水平路上可以实现负重40kg，10min移动1.2km。机器狗的运动利用液压系统，为使用安全，液压系统的液压油温度不能高于80˚C。为机械狗提供动力的是燃油发动机，其消耗120kg的燃油能提供的有用功。求： (1)机械狗负重移动的速度是多少； (2)4kg的液压油温度由30˚C升高到80˚C需要吸收的热量，则该液压油的比热容是多少。 (3)该发动机的效率是多少。（燃油的热值为）。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）机械狗移动的路程 运动的时间 则机械狗的速度 （2）液压油的比热容 （3）燃油完全燃烧放出的总热量 则发动机的效率 【变式5-1】（2026·黑龙江哈尔滨·二模）“翼龙”无人机是我国自主研制的先进装备，该无人机正常巡航速度为160km/h，最大续航时间为20h，机身质量为1.1t，最大载荷量为200kg，最大载燃油量为300kg，发动机额定功率为60kW，所用燃油的热值为4.6×107J/kg。g取10N/kg。求该无人机： (1)以正常巡航速度匀速飞行，其在最大续航时间飞行的路程s； (2)携带最大载荷量并装满最大载燃油量时，其受到的总重力G； (3)发动机以额定功率连续工作5h，其发动机所做的功W； (4)完成（3）的工作燃烧了75kg的燃油，此过程中其发动机的效率η（计算结果保留一位小数）。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）最大续航时间飞行的路程 （2）机身质量 无人机总质量 无人机受到的总重力 （3）工作时间 额定功率 发动机所做的功 （4）燃油完全燃烧放出的热量 发动机的效率 【变式5-2】（26-27九年级·全国·暑假作业）某研究小组利用自制太阳能热水器（如图所示）开展了太阳能的相关实验。他们控制太阳能热水器接收太阳光垂直照射的面积始终为，垂直于太阳光的表面上每秒钟接收的太阳能是，太阳能热水器内水的质量为，水的初温为，经时间后水的温度上升到。[水的比热容为] (1)太阳能热水器内的水吸收的热量是多少？ (2)自制太阳能热水器的加热效率为多少？ (3)如果这段时间内热水器接收到太阳辐射的热量由干木柴燃烧来提供，至少需要完全燃烧多少千克干木柴？（干木柴的热值为） 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）太阳能热水器内的水吸收的热量 （2）太阳能热水器接收太阳光垂直照射的面积，照射时间，热水器接收到的总太阳能 则自制太阳能热水器的加热效率 （3）根据题意，干木柴完全燃烧放出的热量等于热水器接收到的总太阳能，即 由可得，需要完全燃烧干木柴的质量 一、单选题 1．（2026·河南平顶山·二模）图是小安同学自制的火箭发射模型，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．置于0℃以下的环境中保存的液态酒精没有内能 B．酒精未完全燃烧时，酒精的热值会比完全燃烧时小 C．纸杯飞出时，瓶内气体的内能增大 D．纸杯飞出的过程相当于四冲程汽油机的做功冲程 【答案】D 【详解】A．内能是物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和。根据分子动理论，一切物体在任何温度下，其分子都在永不停息地做无规则运动，因此都具有内能，故A错误； B．热值是燃料的一种物理属性，它指的是单位质量的某种燃料完全燃烧时所放出的热量。热值的大小只取决于燃料的种类，与燃料的质量、是否完全燃烧等因素无关，故B错误； C．酒精燃烧后，瓶内气体的内能增大，温度和压强升高。当纸杯飞出时，是瓶内的高温高压气体对纸杯做功，将自身的内能转化为纸杯的机械能。气体对外做功，其内能会减少，温度会降低，故C错误； D．在这个模型中，酒精燃烧将化学能转化为内能，产生高温高压的气体。这些气体膨胀，推动纸杯飞出，将气体的内能转化为纸杯的机械能。在四冲程汽油机的做功冲程中，火花塞点燃燃料和空气的混合物，混合气体燃烧产生高温高压，推动活塞运动，将气体的内能转化为活塞的机械能。两者都是通过气体膨胀对外做功，将内能转化为机械能的过程，原理是相同的。因此，纸杯飞出的过程相当于汽油机的做功冲程，故D正确。 故选 D。 2．（2026·内蒙古·中考真题）搭载我国自主研发的全球首款兆瓦级氢燃料涡桨发动机的无人运输机，于2026年4月完成首飞。选择质量更小、放热更多、零碳排放的液氢作为发动机的燃料，是因为液氢的（　　） A．沸点高 B．热值大 C．比热容大 D．凝固点高 【答案】B 【详解】液氢满足“质量更小、放热更多”的特点，刚好符合热值大的特性，因此选择液氢作为燃料是利用了液氢热值大的特点，故选B。 3．（2026·福建厦门·模拟预测）2026年5月24日神舟二十三号载人飞船发射，发射取得圆满成功。如图是神舟火箭喷气发动机示意图。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．燃料燃烧时内能转化为化学能 B．燃料箱燃料减少，燃料热值不变 C．火箭发射加速升空时，火箭的机械能不变 D．火箭升空时，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能 【答案】B 【详解】A．燃料燃烧时，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A错误； B．热值是燃料本身的特性，热值大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，因此燃料箱内燃料减少时，燃料的热值不变，故B正确； C．机械能等于动能与重力势能的总和。火箭加速升空时，速度增大，动能增大；高度升高，重力势能增大，因此火箭的机械能增大，故C错误； D．燃料的化学能转化过程中，一部分能量会随高温废气散失到空气中，存在能量损失，不能全部转化为火箭的机械能，故D错误。 故选B。 4．（2026·山西大同·三模）陈醋作为山西特产，也是传统饮食中的健康成分，具有调节代谢、改善消化、抗氧化等作用，对人体健康产生积极影响。《齐民要术》是最早详细记载醋制作工艺的典籍。记录显示，蒸煮是酿醋过程中的一个重要工序，如图所示是将谷物进行蒸煮的过程，对于蒸煮过程中的现象，下列说法正确的是（     ） A．谷物内能的增加，是通过做功的方式实现的 B．木柴燃烧的过程，化学能转化为内能 C．木柴燃烧的过程，木柴的热值减小 D．蒸煮的时间越长，谷物含有的热量越多 【答案】B 【详解】A．改变内能有做功和热传递两种方式，蒸煮谷物时，谷物从高温热源吸热，内能增加是通过热传递实现的，不是做功，故A错误； B．木柴燃烧是化学反应，过程中将木柴储存的化学能转化为内能，故B正确； C．热值是燃料的固有特性，只和燃料种类有关，和燃料是否燃烧、质量多少无关，因此木柴燃烧时热值不变，故C错误； D．热量是过程量，只能描述为“吸收/放出热量”，不能说物体“含有”热量，故D错误。 故选B。 5．（2026·广西钦州·三模）某款新能源汽车采用氢燃料发动机获得动力。若某次汽车以的恒定功率在水平公路上匀速行驶，消耗的氢能为。下列说法正确的是（     ） A．汽车发动机的效率为 B．汽车牵引力做的功为 C．氢燃料燃烧是内能转化为化学能 D．氢燃料的热值越大，发动机的效率一定越高 【答案】A 【详解】B．汽车牵引力做的有用功 故B错误； A．发动机效率 故A正确； C．氢燃料燃烧的过程是将燃料的化学能转化为内能，故C错误； D．热值是燃料本身的特性，代表单位质量燃料释放能量的能力；发动机效率是有用功占燃料总释放能量的比例，二者没有必然联系，热值大效率不一定高，故D错误。 故选A。 6．（2026九年级·江苏·专题练习）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同。下列说法正确的是（     ） A．比较不同液体的比热容，可以选择甲丙两图 B．比较不同液体的比热容，可以选择乙丙两图 C．比较不同燃料的热值，可以选择乙丙两图 D．比较不同燃料的热值，可以选择甲丙两图 【答案】A 【详解】AB．比较不同液体的比热容：需要控制燃料种类、质量都相同，只改变液体种类。甲、丙两图燃料相同（都是燃料1），液体不同（分别为a、b），符合实验要求，故A正确，B错误； CD．比较不同燃料的热值：需要控制液体种类、质量都相同，只改变燃料种类，符合要求的是甲、乙两图。故C、D错误。 故选A。 7．（2026九年级·江苏·专题练习）如图所示是《天工开物》记载古人炒蒸油料的场景。下列说法正确的是（     ） A．用木炭给油料加热，木炭的热值减小 B．油料蒸煮时，油料含有的热量增加 C．油料飘香，说明分子在做无规则运动 D．将油料翻炒，目的增加是增加油料间摩擦 【答案】C 【详解】A．热值只与物质种类有关，与燃料是否完全燃烧、质量、放出的热量无关，用木炭给油料加热，木炭的热值不变，故A错误； B．热量是过程量，不能说含有热量，故B错误； C．油料飘香是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动，故C正确； D．翻炒时能使油料均匀受热，故D错误。 故选C。 8．（2026九年级·北京·专题练习）如图所示，传承百年的昌平阳坊涮肉，采用传统的铜锅炭火清汤涮食，味道鲜美，是北京著名美食。下列说法正确的是（     ） A．木炭燃烧过程中，其热值逐渐减小 B．闻到浓郁的香气，说明分子在不停地运动 C．汤的温度越高，其所含有的热量越多 D．汤逐渐变凉的过程，其内能逐渐消失 【答案】B 【详解】A．热值是燃料的固有特性，只和燃料种类有关，与燃烧过程、质量无关，木炭燃烧时热值保持不变，故A错误； B．闻到涮肉香气是扩散现象，扩散现象说明分子在不停地做无规则运动，故B正确； C．热量是过程量，不能说物体“含有热量”，故C错误； D．汤变凉时，温度降低，内能减小，内能只是转移到周围环境中，不会凭空消失，故D错误。 故选B。 9．（2026·湖南·中考真题）2025年11月25日，“长征”2号F遥22运载火箭托举“神舟”22号飞船在酒泉卫星发射中心顺利升空。火箭在上升过程中短暂遮挡部分太阳圆面，形成如图所示的“神箭凌日”画面。关于此过程，说法正确的是（     ） A．飞船重力势能变小 B．火箭的热机效率为100% C．飞船相对于火箭始终是运动的 D．“神箭凌日”现象是由光的直线传播形成的 【答案】D 【详解】A．火箭上升过程中，飞船质量不变，高度增大，重力势能变大，故A错误； B．热机工作时，不可避免存在热量散失、克服机械摩擦做功等能量损失，热机效率一定小于100%，故B错误； C．飞船被火箭托举升空，飞船与火箭之间的相对位置没有发生变化，此过程飞船相对于火箭是静止的，故C错误； D．“神箭凌日”是火箭遮挡住了直线传播的太阳光，从而在太阳圆面上留下火箭的黑影，该现象是由光的直线传播形成的，故D正确。 故选D。 10．（25-26九年级下·全国·课后作业）如图所示，某现代化火力发电厂采用先进技术：水蒸气进行二次加热，使它继续推动发电机发电，提高发电效率；在煤燃烧前经过洗选来去除杂质，在充分燃烧后，对排出的烟气进行脱硫、脱硝、除尘等净化处理，减少二氧化硫等污染物的排放，从而提高了发电效率并，减少污染排放。下列关于其工作过程的说法中，‌错误的是‌（     ） A．对水蒸气进行二次加热，可以提高蒸汽的内能，从而提升汽轮机做功效率 B．二次加热后的蒸汽在推动汽轮机时，能量转化形式为内能转化为机械能 C．煤燃烧前洗选是为了提高热值，使单位质量的煤释放更多热量 D．烟气经过脱硫、脱硝处理，可有效减少酸雨的形成 【答案】C 【详解】A．对水蒸气进行二次加热，即“二次再热”技术，能提升蒸汽的温度和内能，使其在推动汽轮机时做功能力更强，从而‌提高发电效率‌，符合热机优化原理，故A正确； B．蒸汽推动汽轮机运动的过程中，高温高压蒸汽的‌内能‌转化为汽轮机的‌机械能‌，故B正确； C．煤燃烧前洗选的主要目的是‌去除杂质，如硫、灰分‌，以减少污染排放和设备腐蚀，并不能提高煤的热值，故C错误； D．脱硫可减少二氧化硫排放，脱硝可减少氮氧化物排放，二者都是形成‌酸雨‌的主要前体物质，因此该处理能有效减轻酸雨污染，故D正确。 本题选择描述错误选项，故选 C。 11．（26-27九年级·全国·暑假作业）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。 二、填空题 12．（25-26九年级上·河北石家庄·期末）小明使用家中的燃气热水器将质量为30kg的水加热，温度从20℃升高30℃，该热水器消耗了的天然气。水吸收的热量为______J，该燃气热水器的效率为______[已知水的比热容为J/（kg·℃）天然气的热值为] 【答案】 90% 【详解】水吸收的热量 燃料完全燃烧放热 该燃气热水器的效率 13．（2026·广东东莞·三模）潮汕砂锅粥香气四溢，这是______现象；煮粥选用砂锅，这是因为砂锅比热容比铁锅______，利于保温；为了节约能源，当砂锅粥沸腾时改用小火，此时燃气的热值_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 扩散 大 不变 【详解】香气四溢是因为分子在永不停息地做无规则运动，物质分子彼此进入对方的这种现象叫做扩散现象。 比热容是物质的特性之一，比热容越大，相同质量的物质吸收或放出相同热量时温度变化越慢。砂锅比热容比铁锅大，能更持久地保持温度，利于保温。 热值是燃料的固有特性，只与燃料的种类有关，与燃烧时的火力大小等燃烧情况无关，所以改用小火时燃气的热值不变。 14．（2026九年级·安徽·专题练习）某研学活动小组在实践活动期间，粗略测量了一农家柴火灶的热效率。同学们在柴火灶的铁锅里倒入5kg水。盖上锅盖，完全燃烧了1kg干木柴使水温从20℃升高到80℃，则该柴火灶的热效率为__________。[水的比热容是，这种干木柴的热值是] 【答案】 12.6% 【详解】水吸收的热量 干木柴完全燃烧放出的热量 柴火灶的热效率 15．（2026九年级·江苏·专题练习）某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线，假设煤炭在相同时间内燃烧的质量相同，且完全燃烧。已知在6min内完全燃烧了0.3kg的煤，则煤完全燃烧放出的热量为________J。在“0~2min”、“2~4min”和“4~6min”三个时间段，________时间段煤炉热效率最高？这个最高时间段煤炉的热效率是________。水的比热容为，煤的热值为。 【答案】 0~2min 42% 【详解】根据热值公式煤完全燃烧放出的热量 由图可知0∼2min时间段水温升高最多，水吸热最多，由热效率可知这个时间段煤炉热效率最高。 0∼2min 水吸收的热量 6min燃烧煤0.3kg，因此2min燃烧煤放出的热量 热效率 16．（2026九年级·江苏·专题练习）“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 17．（2026九年级·江苏·专题练习）如图所示，汽油机处于________冲程；若飞轮转速为1800 r/min，则该汽油机每秒钟对外做功_______次；该汽油机在一段时间内完全燃烧了100 g汽油，放出的热量________J。（） 【答案】 排气 15 【详解】由图可知，汽油机进气门关闭、排气门打开，活塞向上运动，因此是排气冲程； 飞轮转速，即每秒飞轮转30圈；汽油机每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； 汽油质量，放出的热量 18．（2026·江苏盐城·三模）小华同学在实验室利用加热器完成了冰的熔化实验，并描绘出冰的温度随加热时间变化的关系图像如图所示。实验时，冰的质量为0.5kg，假设冰熔化成水的过程中质量保持不变。（已知水的比热容为4.2×103J/（kg・℃）。 (1)冰____（是/不是）晶体，熔化过程所用的时间是________min。 (2)水在CD段吸收的热量为______J。 (3)酒精的热值约为，若整个实验过程需要释放的热量为4.5×105J，则换用酒精灯加热，需完全燃烧酒精的质量约为_______kg。 【答案】(1) 是 40 (2) (3) 【详解】（1）冰熔化时温度保持不变，有固定熔点，是晶体；熔化阶段为BC段：开始熔化，熔化结束，则熔化时间 （2）水在CD段吸收的热量为 （3）燃料放热公式得，完全燃烧酒精的质量约为 三、实验题 19．（2026·黑龙江哈尔滨·二模）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。 20．（2026·山东聊城·模拟预测）在“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验中： (1)某时刻温度计的示数如图甲所示，为______℃。 (2)计时4min后，水开始沸腾，根据实验数据，描绘出水的温度随时间变化的图像如图乙所示，分析图像可知，水在沸腾前温度______（选填“升高”“降低”“不变”）。撤掉酒精灯，水仍能继续沸腾一段时间，是因为水仍然能从______（选填“石棉网”“酒精灯”）上吸热。 (3)实验后整理器材发现，灯中的酒精明显减少，引发同学们探究酒精的利用率，实验测得燃烧5g酒精，使水吸收4.5×104J的热量（水未沸腾），则酒精灯的热效率为______（酒精的热值为3×107J/kg）。 【答案】(1)94 (2) 升高 石棉网 (3)30% 【详解】（1）该温度计的分度值为，刻度值上大下小为零上温度，示数为。 （2）由图乙的温度变化曲线可知，水沸腾前吸热，温度不断升高；撤掉酒精灯后，石棉网余温高于水的沸点，水仍然可以从石棉网吸收热量，因此会继续沸腾一段时间。 （3）酒精质量 燃烧5g酒精放出的热量 酒精灯的热效率 四、计算题 21．（2026·河北·中考真题）轮渡刚驶离码头，船长发现焦急赶来的老人，立即返航接老人。假设这位老人的质量为60 kg，站立时与水平地面的接触面积为0.04 m2，登上轮渡后，轮渡的总质量为150 t。已知柴油的热值为，水的密度为，g取10 N/kg。 (1)求老人站立时对水平地面的压强。 (2)求轮渡排开水的体积。 (3)轮渡在接老人的过程中，若发动机做了的功，则这些功相当于完全燃烧多少千克柴油放出的热量？ 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）老人站立时对水平地面的压力大小等于自身重力，故压力为 对水平地面的压强为 （2）轮渡总质量 总重力 漂浮时，则排开水的体积 （3）发动机做的功等于完全燃烧柴油放出的热量，即 需要柴油的质量 22．（25-26九年级上·陕西汉中·期末）氢燃料汽车能实现真正意义上的零排放。某氢燃料汽车在平直公路上匀速行驶一段时间，牵引力做功，消耗氢燃料的质量为0.6kg。求：（氢燃料的热值为） (1)0.6kg氢燃料完全燃烧释放的热量。 (2)氢燃料汽车发动机的热机效率。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）0.6kg氢燃料完全燃烧释放的热量 （2）氢燃料汽车发动机的热机效率 23．（25-26九年级上·四川成都·阶段检测）高能聚合油是一种安全，清洁，可再生的新型环保燃料。某高能聚合油灶具烧水的热效率为60%，用该高能聚合油灶具将15kg的水从20℃加热到100℃。已知水的比热容是，高能聚合油的热值约为。求： (1)水吸收的热量； (2)该过程完全燃烧高能聚合油的质量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）水升高的温度 根据水的吸热公式，可得水吸收的热量 （2）由热效率公式 可得高能聚合油完全燃烧放出的热量 根据燃料完全燃烧放热公式，可得完全燃烧高能聚合油的质量 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第05讲 热机效率 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（2个知识归纳+6个题型）+暑假作业】 【情景引入】 同学们，我们开车加油时，加满一箱油能跑几百公里，可燃料燃烧释放的内能真的全部用来驱动汽车前进了吗？摸一摸行驶后的发动机外壳发烫，尾气排出时温度很高，还有零件转动摩擦也会发热。这说明大部分热量都白白浪费了。同样消耗等量汽油，有的车更省油、续航更远，这背后就和能量利用率有关。今天我们就来学习如何定量衡量热机对能量的利用程度，认识热机效率，分析热量流失的原因，探讨怎样让内燃机更节能。 【知识点1】 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） 常用燃料的热值对应表 热值的理解 （1）热值反应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）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。 【例1】（2026九年级·山东·专题练习）如图是北京天兵科技有限公司自主研制的“天龙三号”液体燃料火箭的发动机示意图。输送装置将燃料和氧化剂输送到燃烧室燃烧，产生气体推动火箭前进。下列说法正确的是（    ） A．燃料燃烧时内能转化为机械能 B．燃烧放出热量越多，燃料热值越大 C．燃料箱燃料减少，燃料热值不变 D．火箭前进时，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能 【变式1-1】（25-26九年级上·福建厦门·阶段检测）氢能是新能源利用的新潮流，加快氢能产业发展成为实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。市场上的某品牌氢能自行车，一次性充满氢气，2h匀速骑行，氢气热值为。氢气完全燃烧产生的热量是______J，选用氢气做燃料是因为氢气的_____大。 【变式1-2】（2026·海南海口·模拟预测）氢能是新能源利用的新潮流。如图是某品牌氢能自行车，充满0.02kg氢后，能匀速骑行50km，氢气热值为，氢气完全燃烧产生的热量是________J，选用氢气做燃料是因为氢气的________（选填“比热容”或“热值”）大。 【知识点2】 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. 内燃机中热量燃烧的能量流向图 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。 热机效率的理解 （1）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。 （2）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2】（25-26九年级上·山东德州·阶段检测）下列关于燃料的热值与热机的效率的说法，正确的是（     ） A．无烟煤的热值比1kg无烟煤的热值大 B．燃料的热值越大，完全燃烧放出的热量越多 C．一般情况下，汽油机比柴油机的效率高 D．工作相同时间，柴油机的效率越高，消耗的燃料越少 【变式2-1】（2026·湖北鄂州·二模）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 【变式2-2】（2026·广东深圳·三模）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 【例3】（2026·四川成都·中考真题）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% 【变式3-1】（2026·云南德宏·模拟预测）如图所示为便携卡式炉，它采用丁烷作为燃料。若在水壶中装入2kg初温为25℃的水，用卡式炉加热至100℃，消耗丁烷25g。已知，，下列说法正确的是（　　） A．加热过程中，水的温度升高，比热容增大 B．水吸收的热量为 C．25g丁烷完全燃烧放出的热量为 D．该卡式炉的加热效率为52.5% 【变式3-1】（2026·江苏·三模）如图甲所示，用同一个实验装置分别加热100 g的A、B两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化的图线（图乙），A液体从加热至沸腾刚好消耗了8 g酒精。若单位时间内A吸收的热量与B吸收的热量相等。已知，，该实验在1个标准大气压下进行，下列说法正确的是（　　） A． B．该酒精灯的加热效率为20% C．A液体的吸热能力大于B的吸热能力 D．0-8 min内A液体吸收的热量为 【例4】（25-26九年级上·安徽合肥·期末）某科创小组用图甲所示的实验装置探究“水沸腾前后温度变化的特点”。 时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 温度/℃ 90 92 94 96 97 98 98 98 (1)根据实验数据绘制水沸腾前后温度随时间变化的图像如图乙中的实线a所示，若将水置于密闭的容器（如高压锅）中探究，则温度随时间变化的图像可能是图乙中的________（选填“b”“c”或“d”）； (2)实验后整理器材，发现灯中的酒精明显减少，引发同学们思考。测得完全燃烧5g酒精使200g水升高40℃（水未沸腾），则该加热装置的热效率为________。【，】 【变式4-1】（2026·吉林长春·模拟预测）在探究比较不同物质吸热情况的实验中。 加热时间/min 0 1 2 3 4 水的温度/℃ 30 34 38 42 46 煤油的温度/℃ 10 18 26 34 42 (1)实验中，必须取________相等的水和煤油放入两个相同的烧杯，用相同的酒精灯加热（如图所示）。 (2)实验中若对水和煤油加热相同时间，可通过比较________来判断水和煤油吸热能力的强弱。 (3)分析表中数据可知，质量相等的水和煤油，升高的温度相同时，_______吸收的热量更多。 (4)实验时能闻到酒精的气味，这是_______现象，酒精燃烧过程中热值________。 (5)我国北方楼房中的暖气用水作为介质，请你详细阐述这样做的原因：_______。 【变式4-2】（2026·江苏南通·二模）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____。 【例5】（25-26九年级上·山西运城·阶段检测）如图是我国自主研制的机械狗“上班”的情景。机械狗在救援、安防、物流等方面有着重要的作用。机械狗在水平路上可以实现负重40kg，10min移动1.2km。机器狗的运动利用液压系统，为使用安全，液压系统的液压油温度不能高于80˚C。为机械狗提供动力的是燃油发动机，其消耗120kg的燃油能提供的有用功。求： (1)机械狗负重移动的速度是多少； (2)4kg的液压油温度由30˚C升高到80˚C需要吸收的热量，则该液压油的比热容是多少。 (3)该发动机的效率是多少。（燃油的热值为）。 【变式5-1】（2026·黑龙江哈尔滨·二模）“翼龙”无人机是我国自主研制的先进装备，该无人机正常巡航速度为160km/h，最大续航时间为20h，机身质量为1.1t，最大载荷量为200kg，最大载燃油量为300kg，发动机额定功率为60kW，所用燃油的热值为4.6×107J/kg。g取10N/kg。求该无人机： (1)以正常巡航速度匀速飞行，其在最大续航时间飞行的路程s； (2)携带最大载荷量并装满最大载燃油量时，其受到的总重力G； (3)发动机以额定功率连续工作5h，其发动机所做的功W； (4)完成（3）的工作燃烧了75kg的燃油，此过程中其发动机的效率η（计算结果保留一位小数）。 【变式5-2】（26-27九年级·全国·暑假作业）某研究小组利用自制太阳能热水器（如图所示）开展了太阳能的相关实验。他们控制太阳能热水器接收太阳光垂直照射的面积始终为，垂直于太阳光的表面上每秒钟接收的太阳能是，太阳能热水器内水的质量为，水的初温为，经时间后水的温度上升到。[水的比热容为] (1)太阳能热水器内的水吸收的热量是多少？ (2)自制太阳能热水器的加热效率为多少？ (3)如果这段时间内热水器接收到太阳辐射的热量由干木柴燃烧来提供，至少需要完全燃烧多少千克干木柴？（干木柴的热值为） 一、单选题 1．（2026·河南平顶山·二模）图是小安同学自制的火箭发射模型，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．置于0℃以下的环境中保存的液态酒精没有内能 B．酒精未完全燃烧时，酒精的热值会比完全燃烧时小 C．纸杯飞出时，瓶内气体的内能增大 D．纸杯飞出的过程相当于四冲程汽油机的做功冲程 2．（2026·内蒙古·中考真题）搭载我国自主研发的全球首款兆瓦级氢燃料涡桨发动机的无人运输机，于2026年4月完成首飞。选择质量更小、放热更多、零碳排放的液氢作为发动机的燃料，是因为液氢的（　　） A．沸点高 B．热值大 C．比热容大 D．凝固点高 3．（2026·福建厦门·模拟预测）2026年5月24日神舟二十三号载人飞船发射，发射取得圆满成功。如图是神舟火箭喷气发动机示意图。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．燃料燃烧时内能转化为化学能 B．燃料箱燃料减少，燃料热值不变 C．火箭发射加速升空时，火箭的机械能不变 D．火箭升空时，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能 4．（2026·山西大同·三模）陈醋作为山西特产，也是传统饮食中的健康成分，具有调节代谢、改善消化、抗氧化等作用，对人体健康产生积极影响。《齐民要术》是最早详细记载醋制作工艺的典籍。记录显示，蒸煮是酿醋过程中的一个重要工序，如图所示是将谷物进行蒸煮的过程，对于蒸煮过程中的现象，下列说法正确的是（     ） A．谷物内能的增加，是通过做功的方式实现的 B．木柴燃烧的过程，化学能转化为内能 C．木柴燃烧的过程，木柴的热值减小 D．蒸煮的时间越长，谷物含有的热量越多 5．（2026·广西钦州·三模）某款新能源汽车采用氢燃料发动机获得动力。若某次汽车以的恒定功率在水平公路上匀速行驶，消耗的氢能为。下列说法正确的是（     ） A．汽车发动机的效率为 B．汽车牵引力做的功为 C．氢燃料燃烧是内能转化为化学能 D．氢燃料的热值越大，发动机的效率一定越高 6．（2026九年级·江苏·专题练习）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同。下列说法正确的是（     ） A．比较不同液体的比热容，可以选择甲丙两图 B．比较不同液体的比热容，可以选择乙丙两图 C．比较不同燃料的热值，可以选择乙丙两图 D．比较不同燃料的热值，可以选择甲丙两图 7．（2026九年级·江苏·专题练习）如图所示是《天工开物》记载古人炒蒸油料的场景。下列说法正确的是（     ） A．用木炭给油料加热，木炭的热值减小 B．油料蒸煮时，油料含有的热量增加 C．油料飘香，说明分子在做无规则运动 D．将油料翻炒，目的增加是增加油料间摩擦 8．（2026九年级·北京·专题练习）如图所示，传承百年的昌平阳坊涮肉，采用传统的铜锅炭火清汤涮食，味道鲜美，是北京著名美食。下列说法正确的是（     ） A．木炭燃烧过程中，其热值逐渐减小 B．闻到浓郁的香气，说明分子在不停地运动 C．汤的温度越高，其所含有的热量越多 D．汤逐渐变凉的过程，其内能逐渐消失 9．（2026·湖南·中考真题）2025年11月25日，“长征”2号F遥22运载火箭托举“神舟”22号飞船在酒泉卫星发射中心顺利升空。火箭在上升过程中短暂遮挡部分太阳圆面，形成如图所示的“神箭凌日”画面。关于此过程，说法正确的是（     ） A．飞船重力势能变小 B．火箭的热机效率为100% C．飞船相对于火箭始终是运动的 D．“神箭凌日”现象是由光的直线传播形成的 10．（25-26九年级下·全国·课后作业）如图所示，某现代化火力发电厂采用先进技术：水蒸气进行二次加热，使它继续推动发电机发电，提高发电效率；在煤燃烧前经过洗选来去除杂质，在充分燃烧后，对排出的烟气进行脱硫、脱硝、除尘等净化处理，减少二氧化硫等污染物的排放，从而提高了发电效率并，减少污染排放。下列关于其工作过程的说法中，‌错误的是‌（     ） A．对水蒸气进行二次加热，可以提高蒸汽的内能，从而提升汽轮机做功效率 B．二次加热后的蒸汽在推动汽轮机时，能量转化形式为内能转化为机械能 C．煤燃烧前洗选是为了提高热值，使单位质量的煤释放更多热量 D．烟气经过脱硫、脱硝处理，可有效减少酸雨的形成 11．（26-27九年级·全国·暑假作业）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 二、填空题 12．（25-26九年级上·河北石家庄·期末）小明使用家中的燃气热水器将质量为30kg的水加热，温度从20℃升高30℃，该热水器消耗了的天然气。水吸收的热量为______J，该燃气热水器的效率为______[已知水的比热容为J/（kg·℃）天然气的热值为] 13．（2026·广东东莞·三模）潮汕砂锅粥香气四溢，这是______现象；煮粥选用砂锅，这是因为砂锅比热容比铁锅______，利于保温；为了节约能源，当砂锅粥沸腾时改用小火，此时燃气的热值_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 14．（2026九年级·安徽·专题练习）某研学活动小组在实践活动期间，粗略测量了一农家柴火灶的热效率。同学们在柴火灶的铁锅里倒入5kg水。盖上锅盖，完全燃烧了1kg干木柴使水温从20℃升高到80℃，则该柴火灶的热效率为__________。[水的比热容是，这种干木柴的热值是] 15．（2026九年级·江苏·专题练习）某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线，假设煤炭在相同时间内燃烧的质量相同，且完全燃烧。已知在6min内完全燃烧了0.3kg的煤，则煤完全燃烧放出的热量为________J。在“0~2min”、“2~4min”和“4~6min”三个时间段，________时间段煤炉热效率最高？这个最高时间段煤炉的热效率是________。水的比热容为，煤的热值为。 16．（2026九年级·江苏·专题练习）“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：，） 17．（2026九年级·江苏·专题练习）如图所示，汽油机处于________冲程；若飞轮转速为1800 r/min，则该汽油机每秒钟对外做功_______次；该汽油机在一段时间内完全燃烧了100 g汽油，放出的热量________J。（） 18．（2026·江苏盐城·三模）小华同学在实验室利用加热器完成了冰的熔化实验，并描绘出冰的温度随加热时间变化的关系图像如图所示。实验时，冰的质量为0.5kg，假设冰熔化成水的过程中质量保持不变。（已知水的比热容为4.2×103J/（kg・℃）。 (1)冰____（是/不是）晶体，熔化过程所用的时间是________min。 (2)水在CD段吸收的热量为______J。 (3)酒精的热值约为，若整个实验过程需要释放的热量为4.5×105J，则换用酒精灯加热，需完全燃烧酒精的质量约为_______kg。 三、实验题 19．（2026·黑龙江哈尔滨·二模）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。 20．（2026·山东聊城·模拟预测）在“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验中： (1)某时刻温度计的示数如图甲所示，为______℃。 (2)计时4min后，水开始沸腾，根据实验数据，描绘出水的温度随时间变化的图像如图乙所示，分析图像可知，水在沸腾前温度______（选填“升高”“降低”“不变”）。撤掉酒精灯，水仍能继续沸腾一段时间，是因为水仍然能从______（选填“石棉网”“酒精灯”）上吸热。 (3)实验后整理器材发现，灯中的酒精明显减少，引发同学们探究酒精的利用率，实验测得燃烧5g酒精，使水吸收4.5×104J的热量（水未沸腾），则酒精灯的热效率为______（酒精的热值为3×107J/kg）。 四、计算题 21．（2026·河北·中考真题）轮渡刚驶离码头，船长发现焦急赶来的老人，立即返航接老人。假设这位老人的质量为60 kg，站立时与水平地面的接触面积为0.04 m2，登上轮渡后，轮渡的总质量为150 t。已知柴油的热值为，水的密度为，g取10 N/kg。 (1)求老人站立时对水平地面的压强。 (2)求轮渡排开水的体积。 (3)轮渡在接老人的过程中，若发动机做了的功，则这些功相当于完全燃烧多少千克柴油放出的热量？ 22．（25-26九年级上·陕西汉中·期末）氢燃料汽车能实现真正意义上的零排放。某氢燃料汽车在平直公路上匀速行驶一段时间，牵引力做功，消耗氢燃料的质量为0.6kg。求：（氢燃料的热值为） (1)0.6kg氢燃料完全燃烧释放的热量。 (2)氢燃料汽车发动机的热机效率。 23．（25-26九年级上·四川成都·阶段检测）高能聚合油是一种安全，清洁，可再生的新型环保燃料。某高能聚合油灶具烧水的热效率为60%，用该高能聚合油灶具将15kg的水从20℃加热到100℃。已知水的比热容是，高能聚合油的热值约为。求： (1)水吸收的热量； (2)该过程完全燃烧高能聚合油的质量。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $