第4节 热机的效率（讲义）物理新教材沪科版（五四学制）九年级上册

本讲义聚焦初中物理“热机的效率”核心内容，系统梳理燃料的热值（定义、单位、公式Q=mq或Q=Vq及计算）和热机效率（能量分配、定义、公式η=W有用/Q放、提高途径），构建从燃料燃烧放热特性到热机能量利用效率的完整能量观念学习支架。 该资料特色鲜明，结合北京冬奥会氢燃料案例渗透科学态度与责任，通过比较不同燃料热值的实验设计培养科学探究能力，分层练习（随学随练、基础通关等）助力课中教学实施与课后学生查漏补缺，有效提升物理观念与科学思维素养。

第10章 内能 第4节 热机的效率 课标要点 1. 质量或体积相等的不同燃料，在完全燃烧时所放出的热量一般不同； 2. 热值的概念、表示、单位及其公式； 3. 热值的有关计算及其应用； 4. 汽车发动机能量分配图； 5. 热机效率的概念；常见的热机效率值及大小关系； 6. 提高热机效率的主要途径； 7. 热机的使用对环境的影响。 学习重难点 重点：热值及其有关计算；热机效率。 难点：汽车发动机能量分配图；热机效率的应用。 知识点 燃料的热值 1、引入 ①背景引入：在历史上很长一段时期，木柴和煤炭是人类的主要生活燃料。20世纪末，煤气成为城市居民日常使用的生活燃料，煤气生产出来后储存在巨大的“煤气包”(图10-4-2)中，并通过管道输送到千家万户；进入21世纪以后，更清洁环保的天然气逐步替代煤气成为居民的主要生活燃料.遍布城市各处的“煤气包”也陆续退出历史舞台。 ②燃料燃烧放出的热量与哪些因素有关 a.根据常识，通常情况下，质量（或体积）不相等的同种燃料，在完全燃烧时所放出的热量不相同； b.通常情况下，体积相同的煤气和天然气完全燃烧，天然气放出的热量比煤气放出的热量多。 研究发现，质量（或体积）相等的不同燃料，在完全燃烧时所放出的热量一般不同。 那么，燃料燃烧放出的热量与哪些因素有关？ 2、热值 ①燃料的热值：在物理学中，把某种燃料完全燃烧时放出的热量Q与燃料质量m之比，叫做这种燃料的热值,用q表示，单位是焦/千克，符号是J/kg。热值q可表示为 所以，燃料完全燃烧放出的热量Q=mq。 ②气体燃料热值的第二定义（或公式）： 气态燃料的热值也可以用1个标准大气压、0℃时，气体完全燃烧时放出的热量与其体积之比来表示，热值q可表示为 单位是焦/米³,符号是J/m³。 3、表10-4-1是一些常见燃料的热值。 4、STSE（部分）：2022年，北京冬季奥运会首次使用氢（作为火炬）燃料。氢燃烧时，只生成水而不产生二氧化碳，几乎实现零碳排放，真正体现北京冬季奥运会的持续的“绿色环保”理念。 注意：氢燃料不但绿色环保，而且热值大，完全燃烧相同质量的氢燃料，氢燃料可以放出更多的热量；故氢燃料（液态氢）常作为火箭发动机的燃料。 随学随练 1．2025年10月26日，长征三号乙运载火箭将高分十四号02星送入轨道，该卫星可提供全球高精度立体影像，服务于国防及“一带一路”建设。推动长征三号乙运载火箭飞天的主要燃料是液氢，这主要是由于液氢的（     ） A．熔点高 B．沸点高 C．比热容大 D．热值大 2．人类使用燃料的历程，经历了从木柴、煤炭到天然气的演变，其中一个重要原因是不同燃料的______不同，完全燃烧相同质量的不同燃料时，放出的热量存在差异。 3．关于燃料及其热值，下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧越充分，热值就越大 B．1kg燃料燃烧所释放的热量就是它的热值 C．热值是燃料的特性，一般是不变的 D．燃料燃烧时放出的热量越多其热值就越大 4．已知焦炭的热值，求完全燃烧焦炭放出的热量。 5．用煤气灶烧水，完全燃烧0.5kg煤气，使60kg的水升高了50℃。已知煤气的热值J/kg。求： (1)水吸收的热量； (2)煤气完全燃烧放出的热量； 6．沼气是一种清洁燃料，完全燃烧沼气，放出的热量为，则沼气的热值为（　　） A． B． C． D． 7．在一个标准大气压下，在不计热量损失的情况下，完全燃烧热值为的干木柴1kg，能使、的水温度升高到（     ） A． B． C． D．无法确定 8．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 9．小明学习了燃料的热值后，设计了一个实验来比较煤油和菜籽油的热值的大小关系。他们组装了如图所示的装置进行实验，装有少量的煤油和菜籽油的两盏灯，分别给两杯温度和质量相同的水加热。    （1）实验过程中，点燃两盏灯，在燃料______（选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”）后，比较______（选填“加热时间”或“温度计示数”）来比较燃料燃烧放出的热量，从而比较两种燃料的热值的大小； （2）在燃料燃烧过程中，如果两个烧杯中的水均已沸腾，则该实验______（选填“能”或“不能”）比较两种燃料热值的大小； （3）该实验也可以粗略测出燃料的热值，与标准的热值相比，该实验测得的热值______（选填“偏大”或“偏小”）。 10．小明利用三套完全相同的装置完成如图1所示的实验，液体1和2的质量相同，燃料A和B的质量也相同。 (1)实验前所测液体的初温均如图2所示，示数t0为_______℃。 (2)比较不同燃料热值大小，应选择图1中的________两组实验； (3)分析图3可知：不计热量损失，液体1和2的比热容之比为_______，燃料A和B的热值之比为___。 知识点 热机效率 1、热机工作时的能量分配 热机工作时对外做功的能量只是从高温物 体吸收的一部分能量；高温物体的相当一部分能量散失了。对于内燃机而言，由于其排出的废气温度较高，带走很大一部分能量；此外，还有一部分能量损耗在散热及克服摩擦做功上。图10-4-4为某汽车发动机的能量分配图。 2、热机效率 ①热机效率：热机工作时，用来做功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。 *②热机效率的公式表示： ；其中W做功表示用来做功的能量，单位是焦（J），Q放表示燃料完全燃烧放出的能量，单位是焦（J），η表示热机效率,通常用百分率表示。 ③常见热机的热机效率：蒸汽机的效率很低、只有6%～15%。内燃机中的燃料与空气充分混合后在气缸内燃烧，效率普遍高于蒸汽机。目前，汽油机的效率一般可达20%～30%, 柴油机的效率则可达30%～45%。 热机的效率是热机性能的重要指标，在做功相同的情况下，热机的效率越高，燃料的消耗越少。高效率、低油耗热机的研制是现代科技的一个重要方向。 ④提高热机效率的途径 a. 提高燃料利用率，使燃料充分燃烧； b. 改进热机，减少各种能量损失； c. 充分利用废气的能量； d. 注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 3、热机的使用对环境有何影响? 第一次工业革命以来，热机的大量使用使人类摆脱了繁重的体力劳动，促进了生产力的发展。但是热机工作时所排放的废气中含有二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳等多种气体，会对环境产生一定程度的破坏。二氧化硫与氮氧化物排放在大气中形成酸雨(图10 - 4 - 5)。二氧化碳及大量热量通过废气排入空气中，导致温室效应加剧、全球气候变暖。 为此，我国不断提升机动车污染物排放标准，促进热机技术升级。与此同时，大力发展公 共交通系统，鼓励公众绿色环保出行，倡导节能 减排的生活方式。 随学随练 1．一台柴油机完全燃烧一定质量的燃料放出了8×107J的热量，损失了4.8×107J热量，该柴油机的效率为____。 2．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 3．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 4．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 5．“效率”知识在许多物理知识中有所体现。 (1)用滑轮提升重物做功、用加热装置加热液体、用热机驱动交通工具等，它们的效率总是______100%（“大于”或“小于”）； (2)烧水时煤气放出的热量为Q1，水吸收的热量为Q2，则该过程中吸热效率为______×100%；若汽车消耗了质量为m0、热值为q的燃料并完全燃烧，发动机使汽车行驶的过程中做功为W，则热机的效率为______（以上两空均用字母表达式表示）。 6．如图所示是某辆汽车汽油机的能量流向图，由图可知该汽油机的热机效率为___________，汽油机工作消耗0.5kg的汽油可以用来做___________J的功，若汽油燃烧不充分，汽油的热值将___________（选填“变大”“变小”或“不变”）。（汽油的热值为 ） 7．某汽油发动机行驶100km消耗汽油约10kg，已知该汽油机热效率为40%，求： (1)此过程中有效利用的内能为多少？（汽油的热值） (2)若这些有效利用的能量用来加热质量1.84t，10℃的水，能使水温增加多少摄氏度？[结果保留一位小数，水的比热容] 8．中国自主研制的鲲龙AG600M灭火飞机成功完成投给水实验。若该飞机某段时间内消耗航空燃油，飞机发动机做功为，航空燃油的热值为。 (1)消耗航空燃油完全燃烧放出的热量有多大？ (2)发动机的效率是多大？ 9．某汽油机的能量流向如图所示，以下说法正确的是（　　） A．热机效率 B．热机效率 C．真正对外做功的能量是和 D． 10．汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分： (1)如图（a）（b）（c）（d）为汽车内燃机工作四个冲程的示意图。图________是提供动力的冲程，其余三个冲程都是靠飞轮的惯性带动曲轴连杆转动。图（b）中气体的温度________（选填“升高”或“降低”）。 (2)图是某汽车发动机能量分配图，该发动机的效率是________。 (3)若某汽车以72km/h的速度匀速行驶1小时，发动机做的有用功为1.8×108J，消耗汽油15kg。已知汽油的热值约为4.6×107J/kg，求： ①汽油完全燃烧放出的热量Q放； ②发动机的效率。 题型 概念及其应用 1．下列关于燃料的热值说法正确的是（   ） A．燃料燃烧越充分，其热值越大 B．燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少 C．焦炭的热值是，完全燃烧1kg焦炭能放出的热量 D．一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小 2．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 活学活用 1．火箭发射使用液态氢作燃料是因为液态氢的__________较大；火箭向下喷射燃气获得推力加速上升，是__________能转化为机械能。 2．为减少能源消耗，保护环境，须合理利用能源，下列方法中对提升热机效率有用的是（   ） A．尽量增加废气带走的热量 B．使用热值更大的燃料 C．尽量减少热机部件的摩擦 D．尽量延长热机工作时间 题型 热值、热机效率 1．已知汽油的热值为4.6×107J/kg，表示的意思是______，完全燃烧50g汽油所释放的热量是______J，若发动机获得的机械能是9.2×105J，该发动机的效率是______。若在使用中汽油不完全燃烧，则它的热值______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 2．天然气是一种清洁能源。完全燃烧的天然气放出的热量为______J；若这些热量的50%被水吸收，可以使______kg的水温度升高50℃。（；，结果保留两位小数） 3．甲、乙两台汽油机，甲的功率是乙的两倍，甲的效率是30%，乙的效率是20%，甲、乙在相同的时间内所做功之比是________；甲、乙在相同时间内消耗的汽油质量之比为________。 活学活用 1．如图是一台飞轮转速为3000r/min的四冲程汽油机，图示为______冲程后，平均每______s发生一次该冲程。若该汽油机的热机效率为25%，则完全燃烧8.4kg汽油可对外做功______J。（汽油的热值） 2．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] 题型 能量流向图；综合应用 1．如图所示是某辆汽车汽油机的能量流向图，由图可知该汽油机的热机效率为______。 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，图中横线处应填写的内容是：①___________  ②___________。 3．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 4．“汽车不但要吃油，有时也要喝水”，汽车用水作为发动机冷却液是因为水的__大。如图1所示，图1A是汽油机的某个冲程，与它能量转换形式相同的是_图所示的演示实验（填“B”或“C”）；汽车行驶时，飞轮的转速可达3600r/min则每秒钟对外做功的次数为__次。如图2是内燃机的能量流向图，根据图中给出的信息，已知汽油的热值为4.6×107J/kg，完全燃烧0.5kg的汽油按该内燃机的工作效率计算，汽车获得的机械能是_J。 活学活用 1．4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，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功。 (1)火箭喷出高温燃气获得升空动力的过程如图甲和图______选填“乙”或“丙”所示冲程的能量转化相同，该冲程发生的能量转化是______能转化为______能。若它每秒对外做功20次，则该汽油机的飞轮转速为______。 (2)小明查阅资料得知航天器发动机用氢做燃料，这是因为氢的______选填“热值”或“比热容”较大； (3)如图丁所示是某辆汽车汽油机的能量流向图，由图丁可知该汽油机的热机效率为______。汽油机工作消耗的汽油可以用来做______J的功。 2．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% 基础通关 一、单选题 1．把一瓶汽油倒去一半，则剩下的汽油（　　） A．比热容变为原来的一半，热值不变 B．热值变为原来的一半，比热容不变 C．热值和比热容都变为原来的一半 D．比热容和热值均不变 2．汽油在发动机气缸中燃烧不充分会产生积碳，影响发动机性能。在发动机维护保养后，汽油燃烧会更加充分，其汽油热值（　　） A．不变 B．变小 C．变大 D．先变小后变大 3．甲、乙两种燃料的热值之比为2：1，这两种燃料完全燃烧放出的热量之比为4：1，那么它们的质量之比为（　　） A．1：8 B．2：1 C．8：1 D．1：2 4．在一个标准大气压下，在不计热量损失的情况下，完全燃烧热值为的干木柴1kg，能使、的水温度升高到（     ） A． B． C． D．无法确定 5．下列选项可能符合汽车等热机能量流向的是（　　） A． B． C． D． 6．甲、乙两种燃料完全燃烧放出的热量与质量的关系图像如图所示，下列说法正确的是（     ） A．甲燃料的热值小于乙燃料的热值 B．完全燃烧甲、乙两种燃料加热同一锅水至沸腾，所需乙燃料的质量更小 C．完全燃烧相同质量的两种燃料，甲放出的热量更多 D．使用甲燃料的热机效率一定高，但是热机效率肯定小于100% 二、填空题 7．如图所示是某辆汽车汽油机的能量流向图，由图可知该汽油机的热机效率为___________，汽油机工作消耗0.5kg的汽油可以用来做___________J的功，若汽油燃烧不充分，汽油的热值将___________（选填“变大”“变小”或“不变”）。（汽油的热值为 ） 三、实验题 8．如图所示，为比较1、2两种液体的比热容及A、B两种燃料的热值，甲、乙、丙三图中的装置相同，燃料的质量均为10g，烧杯内的液体初温相同，t0=22℃，三组实验均至燃料燃尽时的液体温度变化如图所示（不计热量损失）。 (1)在实验中，三个烧杯中液体1和液体2的_________（选填“质量”或“体积）必须相同。液体1的比热容c1与液体2的比热容c2相比，c1_________c2（选填“”、“＝”、“”）。 (2)比较1、2两种液体的比热容，应选择_________两图进行实验；比较A、B两种燃料的热值，应选择_________两图进行实验，燃料A和B的热值之比为_________。 (3)在甲装置中，若燃料为酒精，烧杯内的液体为水，测出水的质量和燃料烧尽时水升高的温度，再结合燃料的质量这一数据，计算出燃料的热值，通过实验算出的热值与实际相比_________（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）。 9．如图1，甲、乙、丙三幅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)为了研究不同物质的吸热能力，应该利用其中______（选填“甲”“乙”“丙”）两幅图进行实验，根据记录的数据做出了两种液体的温度随时间变化的关系图，如图2所示； ①不同物质吸热的多少是通过______来反映（选填“温度计示数”或“加热时间”）； ②由图可以看出，______液体的吸热本领较大； (2)为了研究不同燃料的热值，应选择其中______（选填“甲”“乙”“丙”）两幅图进行实验。在实验前用天平测出烧杯中液体的质量及燃料的质量，并记录数据，利用公式（若a、b液体的比热容已知）计算出液体吸收的热量，通过这些数据计算出某种燃料的热值。则该热值与燃料的实际热值相比______（选填“偏大”“偏小”或“不变”），原因是______。 四、计算题 10．一辆使用汽油为燃料的小汽车，在水平路面上匀速行驶，发动机的输出功率是60kW，已知汽油的热值为q=4.6×107J/kg，水的比热容c=4.2×103 J/（kg·℃）。 (1)汽车的冷却系统用水来给发动机降温，4kg的水在冷却系统中温度升高了50℃，水吸收的热量为多少？ (2)小汽车匀速行驶23 min消耗6kg汽油，发动机的效率是多少？ 11．某种晶体在熔化时变成同温度的液体所吸收的热量与其质量的比值叫作这种晶体的熔化热，用字母表示。现将质量为1kg初温为-20℃的冰块用天然气灶加热，其温度随加热时间变化的关系图线如图所示。已知CD段加热时间是AB段的两倍，相同时间内冰和水吸收热量相同，水的比热容为，天然气的热值为。若BC段消耗的天然气体积为0.021，天然气灶效率为40%，求： (1)CD段水吸收的热量； (2)冰的比热容； (3)冰的熔化热。 素养提升 一、单选题 1．2024年10月30日，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。如图所示，火箭加速升空的过程中，下列有关说法中错误的是（　　） A．火箭使用液态氢作燃料，是因为其热值较大 B．火箭发动机工作时，将内能转化为机械能 C．火箭发动机工作过程中的热机效率是100% D．载人飞船的动能、重力势能和机械能都增大 2．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，不可以选择甲乙两图 3．某汽油机的能量流向如图所示，以下说法正确的是（　　） A．热机效率 B．热机效率 C．真正对外做功的能量是和 D． 4．我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。下表是一些燃料的热值。下列选项正确的是（    ） 燃料 热值 燃料 热值 焦炭 3.0×107J/kg 柴油 4.3×107J/kg 酒精 3.0×107J/kg 汽油 4.6×107J/kg A．0.5kg的汽油的热值是2.3×107J/kg B．热值为3.0×107J/kg的燃料一定是酒精 C．燃料越接近完全燃烧，燃料的热值就越大 D．0.5kg的焦炭完全燃烧放出的热量是1.5×107J 5．有甲、乙两种不同的燃料，甲燃料的质量为2kg，乙燃料的质量为1kg，当甲、乙温度都升高1℃，吸收的热量如图a所示；甲、乙的燃料完全燃烧后放出的热量如图b所示，则下列说法正确的是（　　） A．甲、乙燃料的比热容之比为1∶1 B．甲、乙热值之比为3∶2 C．甲、乙温度都降低1℃，甲、乙放热一样多 D．相同质量的甲、乙燃料完全燃烧，甲放出的热量比乙的多 二、填空题 6．某插秧机使用的是四冲程汽油机，若插秧机消耗汽油0.2kg，这些汽油完全燃烧放出的热量为___________。若完全燃烧的汽油可以转化为的机械能，则该汽油机的热机效率是___________。 7．小明用塑料矿泉水瓶进行了如下探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（图甲）；扭转瓶子（图乙），轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾，此时能量转化与丙、丁图中汽油机________（丙/丁）的工作过程一致。若某台汽油机1s内对外做功20次，则飞轮转速是________r/min。若该汽车的汽油机在一段时间内做功J，汽油机效率为25%，则该汽油机在这段时间内消耗________kg的汽油（汽油的热值取）。 三、实验题 8．小侨要探究“不同物质吸热升温的现象”，同时又想要探究“不同燃料完全燃烧的放热能力”，他设计了两组实验装置如图：（甲图中两酒精灯完全相同：乙图中酒精和碎纸片的质量相同，烧杯中水的质量、初温也相同） 表一 物质 质量/g 初温/oC 升温10℃所需时间/min 沙子 200 10 1 水 200 10 2 (1)你认为研究不同燃料燃烧放热能力应选用______组器材（选填“甲”或“乙）； (2)进行甲图实验时，要控制水和沙子的初温和______相同； (3)甲图实验中当沙子和水升高相同的温度时，小侨是通过比较______来判断物质吸收热量的多少；小侨将实验数据记录在表一中，分析实验数据可知_______的吸热能力强；（选填“沙子”或“水”） (4)如图是第1组同学绘制的“时间”和“温度”图像，能正确描述该实验真实情况的图像是（　　） A． B． C． D． (5)乙组实验中，通过_______来反映燃料放出热量的多少； (6)小侨购买一箱无烟煤，利用如图乙组使用器材来估测无烟煤的热量，发现测出的热值要小于包装上注明的热值，写出一种造成这种差异的原因是__________。 (7)这两组同学对图甲的装置进行了改进，将分别装有水和煤油的试管放在同一个烧杯中用水加热，如图丙所示，这样做的好处是_______； 迁移创新 一、填空题 1．小明在课后查阅到一些燃料的热值，将其记录如下： 燃料 酒精 木炭 柴油 氢 热值 (1)查表可知木炭的热值，它表示的物理意义是___________，燃烧一半木炭，剩下的木炭热值为___________。 (2)若的木炭不完全燃烧，那么其释放的热量___________（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 (3)若表中提到的四种燃料质量相等，完全燃烧后，放出热量最少的是___________。若为卫星运载火箭选择其中一种作为推进燃料，最好的是___________。 2．汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分： (1)如图（a）（b）（c）（d）为汽车内燃机工作四个冲程的示意图。图_____是提供动力的冲程，其余三个冲程都是靠飞轮的惯性带动曲轴连杆转动。图（b）中气体的温度_____（选填“A．升高”或“B．降低”）。 (2)如图是某汽车发动机能量分配图，该发动机的效率是_____。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第10章 内能 第4节 热机的效率 课标要点 1. 质量或体积相等的不同燃料，在完全燃烧时所放出的热量一般不同； 2. 热值的概念、表示、单位及其公式； 3. 热值的有关计算及其应用； 4. 汽车发动机能量分配图； 5. 热机效率的概念；常见的热机效率值及大小关系； 6. 提高热机效率的主要途径； 7. 热机的使用对环境的影响。 学习重难点 重点：热值及其有关计算；热机效率。 难点：汽车发动机能量分配图；热机效率的应用。 知识点 燃料的热值 1、引入 ①背景引入：在历史上很长一段时期，木柴和煤炭是人类的主要生活燃料。20世纪末，煤气成为城市居民日常使用的生活燃料，煤气生产出来后储存在巨大的“煤气包”(图10-4-2)中，并通过管道输送到千家万户；进入21世纪以后，更清洁环保的天然气逐步替代煤气成为居民的主要生活燃料.遍布城市各处的“煤气包”也陆续退出历史舞台。 ②燃料燃烧放出的热量与哪些因素有关 a.根据常识，通常情况下，质量（或体积）不相等的同种燃料，在完全燃烧时所放出的热量不相同； b.通常情况下，体积相同的煤气和天然气完全燃烧，天然气放出的热量比煤气放出的热量多。 研究发现，质量（或体积）相等的不同燃料，在完全燃烧时所放出的热量一般不同。 那么，燃料燃烧放出的热量与哪些因素有关？ 2、热值 ①燃料的热值：在物理学中，把某种燃料完全燃烧时放出的热量Q与燃料质量m之比，叫做这种燃料的热值,用q表示，单位是焦/千克，符号是J/kg。热值q可表示为 所以，燃料完全燃烧放出的热量Q=mq。 ②气体燃料热值的第二定义（或公式）： 气态燃料的热值也可以用1个标准大气压、0℃时，气体完全燃烧时放出的热量与其体积之比来表示，热值q可表示为 单位是焦/米³,符号是J/m³。 3、表10-4-1是一些常见燃料的热值。 4、STSE（部分）：2022年，北京冬季奥运会首次使用氢（作为火炬）燃料。氢燃烧时，只生成水而不产生二氧化碳，几乎实现零碳排放，真正体现北京冬季奥运会的持续的“绿色环保”理念。 注意：氢燃料不但绿色环保，而且热值大，完全燃烧相同质量的氢燃料，氢燃料可以放出更多的热量；故氢燃料（液态氢）常作为火箭发动机的燃料。 随学随练 1．2025年10月26日，长征三号乙运载火箭将高分十四号02星送入轨道，该卫星可提供全球高精度立体影像，服务于国防及“一带一路”建设。推动长征三号乙运载火箭飞天的主要燃料是液氢，这主要是由于液氢的（     ） A．熔点高 B．沸点高 C．比热容大 D．热值大 【答案】D 【详解】火箭发射需要燃料完全燃烧后释放出大量能量，液氢的热值很大，相同质量的液氢完全燃烧比其他燃料能放出更多的热量，符合火箭燃料的需求，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 2．人类使用燃料的历程，经历了从木柴、煤炭到天然气的演变，其中一个重要原因是不同燃料的______不同，完全燃烧相同质量的不同燃料时，放出的热量存在差异。 【答案】热值 【详解】当燃料质量相同时，不同燃料完全燃烧放出的热量存在差异，根据公式可知，这是因为不同燃料的热值不同，因此题干空处应填写“热值”。 3．关于燃料及其热值，下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧越充分，热值就越大 B．1kg燃料燃烧所释放的热量就是它的热值 C．热值是燃料的特性，一般是不变的 D．燃料燃烧时放出的热量越多其热值就越大 【答案】C 【详解】A．燃料的热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料是否充分燃烧无关，故A错误； B．热值是指1kg的某种燃料在完全燃烧时所释放的热量，若没有“完全燃烧”这一前提，1kg燃料燃烧释放的热量不等于其热值，故B错误； C．热值是燃料本身的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关，一般是不变的，故C正确； D．根据公式可知，燃料燃烧放出的热量不仅与热值有关，还与燃料的质量及燃烧情况有关，放出的热量多，其热值不一定大，故D错误。 故选C。 4．已知焦炭的热值，求完全燃烧焦炭放出的热量。 【答案】 【详解】根据公式可知，完全燃烧 0.8 kg 焦炭放出的热量为 5．用煤气灶烧水，完全燃烧0.5kg煤气，使60kg的水升高了50℃。已知煤气的热值J/kg。求： (1)水吸收的热量； (2)煤气完全燃烧放出的热量； 【答案】(1) (2) 【详解】【小题1】根据得水吸收的热量 【小题2】根据煤气完全燃烧放出的热量 6．沼气是一种清洁燃料，完全燃烧沼气，放出的热量为，则沼气的热值为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据热值公式，沼气的热值为 故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 7．在一个标准大气压下，在不计热量损失的情况下，完全燃烧热值为的干木柴1kg，能使、的水温度升高到（     ） A． B． C． D．无法确定 【答案】B 【详解】根据热值公式可知，完全燃烧放出热量 不计热量损失，水吸收的热量 根据比热容公式可知，水升高温度 理论末温 但一个标准大气压下水的沸点为100℃，水沸腾时持续吸热，温度保持不变，因此水的温度最终只能升高到100℃。 故选B。 8．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。 9．小明学习了燃料的热值后，设计了一个实验来比较煤油和菜籽油的热值的大小关系。他们组装了如图所示的装置进行实验，装有少量的煤油和菜籽油的两盏灯，分别给两杯温度和质量相同的水加热。    （1）实验过程中，点燃两盏灯，在燃料______（选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”）后，比较______（选填“加热时间”或“温度计示数”）来比较燃料燃烧放出的热量，从而比较两种燃料的热值的大小； （2）在燃料燃烧过程中，如果两个烧杯中的水均已沸腾，则该实验______（选填“能”或“不能”）比较两种燃料热值的大小； （3）该实验也可以粗略测出燃料的热值，与标准的热值相比，该实验测得的热值______（选填“偏大”或“偏小”）。 【答案】 全部燃烧 温度计示数 不能 偏小 【详解】（1）[1][2]根据控制变量法，比较两种燃料的热值大小时，需要控制两种燃料的质量相同。点燃后加热质量相等的同种液体，需等待燃料全部燃烧，通过观察温度计示数的变化来比较水吸收热量的大小，即燃料燃烧放出的热量大小，从而比较两种燃料的热值大小。 （2）[3]燃料燃尽前，如果两个烧杯中的水均已沸腾，则无法根据水升高的温度来判定吸热的多少，也无法判断燃料燃烧放热的多少，所以该实验不能比较两种燃料热值的大小。 （3）[4]因为燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失等原因，所以测量出燃料放出的热量偏小，因此测出的热值比实际值要小。 10．小明利用三套完全相同的装置完成如图1所示的实验，液体1和2的质量相同，燃料A和B的质量也相同。 (1)实验前所测液体的初温均如图2所示，示数t0为_______℃。 (2)比较不同燃料热值大小，应选择图1中的________两组实验； (3)分析图3可知：不计热量损失，液体1和2的比热容之比为_______，燃料A和B的热值之比为___。 【答案】(1)16 (2)乙、丙 (3) 3︰2 3︰2 【详解】（1）图2中温度计的分度值是，液柱对应刻度为，所以t0为。 （2）比较不同燃料的热值，需控制被加热的液体种类、质量相同，改变燃料种类，观察液体升温情况。图1中，乙（燃料B、液体2）和丙（燃料A、液体2）符合要求，因此选乙、丙两组实验。 （3）[1]不计热量损失时，燃料燃烧放出的热量等于液体吸收的热量。 由图3，用燃料A加热时（相同燃料，Q放相同，即Q吸1=Q吸2），液体1（对应甲）和液体2（对应丙）的质量相等（实验控制），液体初温t0为，所以液体1的温度变化量 液体2的温度变化量 根据比热容计算公式Q=cmΔt可知，吸收热量一定时，物质的比热容与温度的改变量成反比，则有 所以，液体1和2的比热容之比为3︰2。 [2]不计热量损失时，燃料燃烧放出的热量等于液体吸收的热量。 质量相同的燃料A、B分别加热液体2（质量相同），，；由图3，液体初温t0为，燃料B加热液体2（对应乙）的温度变化量 燃料A加热液体2（对应丙）的温度变化量 根据热值计算公式Q放=mq和比热容计算公式Q=cmΔt，则有 即 所以，燃料A和B的热值之比为3︰2。 知识点 热机效率 1、热机工作时的能量分配 热机工作时对外做功的能量只是从高温物 体吸收的一部分能量；高温物体的相当一部分能量散失了。对于内燃机而言，由于其排出的废气温度较高，带走很大一部分能量；此外，还有一部分能量损耗在散热及克服摩擦做功上。图10-4-4为某汽车发动机的能量分配图。 2、热机效率 ①热机效率：热机工作时，用来做功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。 *②热机效率的公式表示： ；其中W做功表示用来做功的能量，单位是焦（J），Q放表示燃料完全燃烧放出的能量，单位是焦（J），η表示热机效率,通常用百分率表示。 ③常见热机的热机效率：蒸汽机的效率很低、只有6%～15%。内燃机中的燃料与空气充分混合后在气缸内燃烧，效率普遍高于蒸汽机。目前，汽油机的效率一般可达20%～30%, 柴油机的效率则可达30%～45%。 热机的效率是热机性能的重要指标，在做功相同的情况下，热机的效率越高，燃料的消耗越少。高效率、低油耗热机的研制是现代科技的一个重要方向。 ④提高热机效率的途径 a. 提高燃料利用率，使燃料充分燃烧； b. 改进热机，减少各种能量损失； c. 充分利用废气的能量； d. 注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 3、热机的使用对环境有何影响? 第一次工业革命以来，热机的大量使用使人类摆脱了繁重的体力劳动，促进了生产力的发展。但是热机工作时所排放的废气中含有二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳等多种气体，会对环境产生一定程度的破坏。二氧化硫与氮氧化物排放在大气中形成酸雨(图10 - 4 - 5)。二氧化碳及大量热量通过废气排入空气中，导致温室效应加剧、全球气候变暖。 为此，我国不断提升机动车污染物排放标准，促进热机技术升级。与此同时，大力发展公 共交通系统，鼓励公众绿色环保出行，倡导节能 减排的生活方式。 随学随练 1．一台柴油机完全燃烧一定质量的燃料放出了8×107J的热量，损失了4.8×107J热量，该柴油机的效率为____。 【答案】40% 【详解】热机效率是热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，根据题意知道，燃料放出的热量是：Q放=8×107J，有效利用的能量 E有用 =8×107J-4.8×107J=3.2×107J 所以，柴油机的效率为 η=×100%=×100%=40% 2．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。 3．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。 4．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。 5．“效率”知识在许多物理知识中有所体现。 (1)用滑轮提升重物做功、用加热装置加热液体、用热机驱动交通工具等，它们的效率总是______100%（“大于”或“小于”）； (2)烧水时煤气放出的热量为Q1，水吸收的热量为Q2，则该过程中吸热效率为______×100%；若汽车消耗了质量为m0、热值为q的燃料并完全燃烧，发动机使汽车行驶的过程中做功为W，则热机的效率为______（以上两空均用字母表达式表示）。 【答案】(1)小于 (2) 【详解】（1）在使用滑轮提升重物做功、加热装置加热液体或热机驱动交通工具时，总存在能量损失，如摩擦、散热、声音等，因此，有用功或有用热量总是小于输入的总能量，导致效率不可能达到100%，总是小于100%。 （2）[1]烧水时的吸热效率 [2]燃料并完全燃烧放出的热量 热机的效率 6．如图所示是某辆汽车汽油机的能量流向图，由图可知该汽油机的热机效率为___________，汽油机工作消耗0.5kg的汽油可以用来做___________J的功，若汽油燃烧不充分，汽油的热值将___________（选填“变大”“变小”或“不变”）。（汽油的热值为 ） 【答案】 30% 不变 【详解】[1]如图为某汽油机工作时的能量流向图，可得汽油机的效率为 [2]0.5kg汽油完全燃烧放出的热量是 该汽油机消耗0.5kg汽油可输出有用功 [3]热值是燃料的属性，与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃料是否完全燃烧无关，所以当汽油燃烧不充分时，汽油的热值仍然不变。 7．某汽油发动机行驶100km消耗汽油约10kg，已知该汽油机热效率为40%，求： (1)此过程中有效利用的内能为多少？（汽油的热值） (2)若这些有效利用的能量用来加热质量1.84t，10℃的水，能使水温增加多少摄氏度？[结果保留一位小数，水的比热容] 【答案】(1) (2)23.8℃ 【详解】（1）汽油完全燃烧释放的总热量为 由可知，有效利用的能量（即有效利用的内能）为 （2）由题意可知， 由可知，水温增加量为 8．中国自主研制的鲲龙AG600M灭火飞机成功完成投给水实验。若该飞机某段时间内消耗航空燃油，飞机发动机做功为，航空燃油的热值为。 (1)消耗航空燃油完全燃烧放出的热量有多大？ (2)发动机的效率是多大？ 【答案】(1)4×1010J (2)50% 【详解】（1）航空燃油完全燃烧放出的热量为 （2）发动机的效率为 9．某汽油机的能量流向如图所示，以下说法正确的是（　　） A．热机效率 B．热机效率 C．真正对外做功的能量是和 D． 【答案】A 【详解】A．有用机械能与燃料完全燃烧放出总热量的比值叫做机械效率，即 故A正确； B．只是气缸内实际放出的热量，不是燃料完全燃烧的总热量，故B错误； C．只有是有用机械能，真正对外做功，是实际放出的热量，其中大部分都损失了，并非全部用来做功，故C错误； D．根据能量守恒，， 则 故D错误。 故选A。 10．汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分： (1)如图（a）（b）（c）（d）为汽车内燃机工作四个冲程的示意图。图________是提供动力的冲程，其余三个冲程都是靠飞轮的惯性带动曲轴连杆转动。图（b）中气体的温度________（选填“升高”或“降低”）。 (2)图是某汽车发动机能量分配图，该发动机的效率是________。 (3)若某汽车以72km/h的速度匀速行驶1小时，发动机做的有用功为1.8×108J，消耗汽油15kg。已知汽油的热值约为4.6×107J/kg，求： ①汽油完全燃烧放出的热量Q放； ②发动机的效率。 【答案】(1) （d） 升高 (2)25% (3)①6.9×108J；②26.1% 【详解】（1）[1]图（d）中两个气门都关闭，活塞向下运动，火花塞点火，为做功冲程，将内能转化为机械能，对外提供动力。 [2]图（b）中，进气门关闭，排气门关闭，活塞向上运动，该冲程是压缩冲程，将机械能转化为内能，活塞对气体做功，气体的内能增大，温度升高。 （2）发动机效率是指发动机对外输出的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量之比。在本题中，来自燃料的能量为100%，发动机对外做功(提供动力)占比为25%，所以发动机效率就是25%。 （3）①汽油完全燃烧放出的热量 ②发动机的效率 题型 概念及其应用 1．下列关于燃料的热值说法正确的是（   ） A．燃料燃烧越充分，其热值越大 B．燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少 C．焦炭的热值是，完全燃烧1kg焦炭能放出的热量 D．一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小 【答案】C 【详解】AD．热值是燃料的特性，其大小仅与燃料的种类有关，而与燃料的质量和燃烧程度无关，故AD错误； B．根据Q=mq知道，放出的热量与热值、质量有关，故B错误； C．焦炭的热值是3.0×107J/kg，完全燃烧1kg焦炭放出的热量为 故C正确。 故选C。 2．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。 活学活用 1．火箭发射使用液态氢作燃料是因为液态氢的__________较大；火箭向下喷射燃气获得推力加速上升，是__________能转化为机械能。 【答案】 热值 内 【详解】[1] 火箭选用液态氢作燃料，是因为液态氢的热值较大，相同质量的液态氢完全燃烧时能释放出更多的热量，可满足火箭升空时对大量能量的需求。 [2] 火箭向下喷射燃气获得推力加速上升时，燃气的内能通过做功的方式转化为火箭的机械能，使火箭的动能和重力势能均增大。 2．为减少能源消耗，保护环境，须合理利用能源，下列方法中对提升热机效率有用的是（   ） A．尽量增加废气带走的热量 B．使用热值更大的燃料 C．尽量减少热机部件的摩擦 D．尽量延长热机工作时间 【答案】C 【详解】A．尽量增加废气带走的热量，会让更多的能量被浪费，降低热机效率，故A不符合题意； B．使用热值大的燃料，只能在燃料质量相同时放出的热量更多，但不会改变有用功和总功的比值，故B不符合题意； C．尽量减少热机部件的摩擦，可以减少额外功，提高有用能量占总能量的比例，可以提高热机效率，故C符合题意； D．尽量延长热机工作时间，做的有用功增多，总功也增多，但有用功与总功的比值不变，不能提高热机效率，故D不符合题意。 故选C。 题型 热值、热机效率 1．已知汽油的热值为4.6×107J/kg，表示的意思是______，完全燃烧50g汽油所释放的热量是______J，若发动机获得的机械能是9.2×105J，该发动机的效率是______。若在使用中汽油不完全燃烧，则它的热值______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 1kg汽油完全燃烧时放出的热量是4.6×107J 2.3×106 40% 不变 【详解】[1]汽油的热值4.6×107J/kg，它表示的物理意义是：1kg汽油完全燃烧时放出的热量是4.6×107J。 [2]完全燃烧50g汽油所释放的热量 Q放＝m汽油q汽油＝50×10-3kg×4.6×107J/kg=2.3×106J [3]发动机的效率 [4]燃料的热值是燃料本身的一种特性，它的大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、放出热量多少以及燃烧情况无关，所以它的热值不变。 2．天然气是一种清洁能源。完全燃烧的天然气放出的热量为______J；若这些热量的50%被水吸收，可以使______kg的水温度升高50℃。（；，结果保留两位小数） 【答案】 9.52 【详解】完全燃烧的天然气放出的热量 已知这些热量的被水吸收，所以水吸收的热量 由吸热公式可知，水的质量 3．甲、乙两台汽油机，甲的功率是乙的两倍，甲的效率是30%，乙的效率是20%，甲、乙在相同的时间内所做功之比是________；甲、乙在相同时间内消耗的汽油质量之比为________。 【答案】 2:1 4:3 【详解】根据功率公式，变形可得；由于甲、乙做功时间相同，甲、乙所做的功之比等于功率之比；已知甲的功率是乙的2倍，因此甲、乙做功之比为2:1。 由热机效率公式，可得汽油完全燃烧释放的热量；结合热值公式，推导得出消耗汽油的质量。 甲、乙消耗汽油的质量之比为 所以甲、乙消耗汽油质量之比为4:3。 活学活用 1．如图是一台飞轮转速为3000r/min的四冲程汽油机，图示为______冲程后，平均每______s发生一次该冲程。若该汽油机的热机效率为25%，则完全燃烧8.4kg汽油可对外做功______J。（汽油的热值） 【答案】 压缩 0.04 【详解】从图中可以看到，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，这是压缩冲程。飞轮转速，四冲程汽油机每完成一个工作循环，飞轮转2圈，对外做功一次，因此每个冲程在每个工作循环中出现一次，周期为，故平均每0.04s发生一次该冲程。 完全燃烧8.4kg汽油放出的热量 对外做功 2．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 题型 能量流向图；综合应用 1．如图所示是某辆汽车汽油机的能量流向图，由图可知该汽油机的热机效率为______。 【答案】30% 【详解】热机效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。由图可知，废气占33%、冷却水占30%、摩擦与辐射占7%，则热机效率 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，图中横线处应填写的内容是：①___________  ②___________。 【答案】 1.61×105 机械 【详解】[1]热机工作时，燃料完全燃烧释放出内能，一部分用来做有用功，另一部分能量会以各种形式损失掉，比如克服机械摩擦、废气带走热量等。所以燃料完全燃烧释放的能量等于有用能量与损失的能量之和。已知损失的能量为1.2×105J，有用能量4.1×104J，则燃料完全燃烧释放的能量为4.1×104J+1.2×105J=1.61×105J [2]在热机工作过程中，燃料燃烧释放的能量，一部分损失掉，另一部分转化为的机械能，用来对外做功，这部分能量就是有用的能量。 3．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。 4．“汽车不但要吃油，有时也要喝水”，汽车用水作为发动机冷却液是因为水的__大。如图1所示，图1A是汽油机的某个冲程，与它能量转换形式相同的是_图所示的演示实验（填“B”或“C”）；汽车行驶时，飞轮的转速可达3600r/min则每秒钟对外做功的次数为__次。如图2是内燃机的能量流向图，根据图中给出的信息，已知汽油的热值为4.6×107J/kg，完全燃烧0.5kg的汽油按该内燃机的工作效率计算，汽车获得的机械能是_J。 【答案】 比热容 B 30 【详解】[1]汽车用水作为发动机冷却液是因为水的比热容大，与质量相同的其它物质相比，升高相同的温度，吸收的热量较多。 [2]由图1A可见，进气门关闭，排气门关闭，活塞向上运动，该冲程是压缩冲程，机械能转化为内能。图1B是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程；图1C是水蒸气膨胀对外做功，将塞子冲出，是内能转化为机械能，故与图1A能量转换形式相同的是B图所示的演示实验。 [3]汽车行驶时，飞轮的转速可达3600r/min，即每秒钟转60转，由“内燃机完成1个工作循环，飞轮转2转，对外做功1次”可知，该汽油机每秒做功30次。 [4]由图2可知，输出的有用功在总能量中所占的比例是 即所以内燃机的效率为 完全燃烧0.5kg的汽油放出的热量为 故汽车获得的机械能为 活学活用 1．4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，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功。 (1)火箭喷出高温燃气获得升空动力的过程如图甲和图______选填“乙”或“丙”所示冲程的能量转化相同，该冲程发生的能量转化是______能转化为______能。若它每秒对外做功20次，则该汽油机的飞轮转速为______。 (2)小明查阅资料得知航天器发动机用氢做燃料，这是因为氢的______选填“热值”或“比热容”较大； (3)如图丁所示是某辆汽车汽油机的能量流向图，由图丁可知该汽油机的热机效率为______。汽油机工作消耗的汽油可以用来做______J的功。 【答案】(1) 丙 内 机械 2400 (2)热值 (3) 【详解】（1）[1]火箭喷出高温燃气获得升空动力，是内能转化为机械能。图乙是压缩冲程，机械能转化为内能；图丙是做功冲程，内能转化为机械能，所以火箭喷出高温燃气获得升空动力的过程与图丙所示冲程能量转化相同。 [2]每秒对外做功20次，因为一个工作循环做功1次，飞轮转2r，则飞轮每秒转 则每分钟飞轮转 即飞轮转速为 （2）航天器发动机用氢做燃料，是因为氢的热值较大，完全燃烧相同质量的氢和其他燃料相比，氢放出的热量多，从而转化为的机械能多。 （3）[1]由图丁可知，该汽油机的热机效率 [2]汽油完全燃烧放出的热量 用来做功 2．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。 基础通关 一、单选题 1．把一瓶汽油倒去一半，则剩下的汽油（　　） A．比热容变为原来的一半，热值不变 B．热值变为原来的一半，比热容不变 C．热值和比热容都变为原来的一半 D．比热容和热值均不变 【答案】D 【详解】比热容是物质的一种特性，只与物质的种类和状态有关，与质量无关，倒去一半汽油后，物质种类和状态不变，比热容不变；热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与质量无关，倒去一半汽油后，燃料种类不变，热值不变。 故选D。 2．汽油在发动机气缸中燃烧不充分会产生积碳，影响发动机性能。在发动机维护保养后，汽油燃烧会更加充分，其汽油热值（　　） A．不变 B．变小 C．变大 D．先变小后变大 【答案】A 【详解】热值是单位质量燃料完全燃烧时释放的热量，与燃烧程度无关。即使保养后燃烧更充分，汽油的热值也不会改变。故选A。 3．甲、乙两种燃料的热值之比为2：1，这两种燃料完全燃烧放出的热量之比为4：1，那么它们的质量之比为（　　） A．1：8 B．2：1 C．8：1 D．1：2 【答案】B 【详解】根据可得，两种燃料的质量之比为 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 4．在一个标准大气压下，在不计热量损失的情况下，完全燃烧热值为的干木柴1kg，能使、的水温度升高到（     ） A． B． C． D．无法确定 【答案】B 【详解】根据热值公式可知，完全燃烧放出热量 不计热量损失，水吸收的热量 根据比热容公式可知，水升高温度 理论末温 但一个标准大气压下水的沸点为100℃，水沸腾时持续吸热，温度保持不变，因此水的温度最终只能升高到100℃。 故选B。 5．下列选项可能符合汽车等热机能量流向的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】热机燃烧燃料放出的能量，有部分转化为提供热机动力的机械能，还有相当部分能量散失了。而汽油机的效率一般为20%~30%，则机械能约为 W机械能=ηW=30%×1000J=300J 散失的内能 W内能=W-W机械能=1000J-300J=700J 故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 6．甲、乙两种燃料完全燃烧放出的热量与质量的关系图像如图所示，下列说法正确的是（     ） A．甲燃料的热值小于乙燃料的热值 B．完全燃烧甲、乙两种燃料加热同一锅水至沸腾，所需乙燃料的质量更小 C．完全燃烧相同质量的两种燃料，甲放出的热量更多 D．使用甲燃料的热机效率一定高，但是热机效率肯定小于100% 【答案】C 【详解】AC．由图像可知，当燃料质量 相同时，甲放出的热量大于乙放出的热量。根据热值公式 可知，甲燃料的热值大于乙燃料的热值，故A错误，C正确； B．加热同一锅水至沸腾，水吸收的热量相同，即需要的总热量一定。因为甲的热值大，根据 可知，完全燃烧所需甲燃料的质量更小，故B错误； D．热机效率取决于有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值，虽然甲的热值大，但热机做的有用功不一定多，所以效率不一定高，由于存在能量损失，热机效率一定小于 ，故D错误。 故选C。 二、填空题 7．如图所示是某辆汽车汽油机的能量流向图，由图可知该汽油机的热机效率为___________，汽油机工作消耗0.5kg的汽油可以用来做___________J的功，若汽油燃烧不充分，汽油的热值将___________（选填“变大”“变小”或“不变”）。（汽油的热值为 ） 【答案】 30% 不变 【详解】[1]如图为某汽油机工作时的能量流向图，可得汽油机的效率为 [2]0.5kg汽油完全燃烧放出的热量是 该汽油机消耗0.5kg汽油可输出有用功 [3]热值是燃料的属性，与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃料是否完全燃烧无关，所以当汽油燃烧不充分时，汽油的热值仍然不变。 三、实验题 8．如图所示，为比较1、2两种液体的比热容及A、B两种燃料的热值，甲、乙、丙三图中的装置相同，燃料的质量均为10g，烧杯内的液体初温相同，t0=22℃，三组实验均至燃料燃尽时的液体温度变化如图所示（不计热量损失）。 (1)在实验中，三个烧杯中液体1和液体2的_________（选填“质量”或“体积）必须相同。液体1的比热容c1与液体2的比热容c2相比，c1_________c2（选填“”、“＝”、“”）。 (2)比较1、2两种液体的比热容，应选择_________两图进行实验；比较A、B两种燃料的热值，应选择_________两图进行实验，燃料A和B的热值之比为_________。 (3)在甲装置中，若燃料为酒精，烧杯内的液体为水，测出水的质量和燃料烧尽时水升高的温度，再结合燃料的质量这一数据，计算出燃料的热值，通过实验算出的热值与实际相比_________（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）。 【答案】(1) 质量 (2) 甲丙 乙丙 5︰4 (3)偏小 【详解】（1）[1]由可知，比较不同液体的吸热能力时要控制液体的质量相同，即在实验中，三个烧杯中液体1和液体2的质量相同。 [2]比较液体吸热能力强弱时，需要控制燃料相同，所以应比较甲实验和丙实验，由图像可知，加热相同的时间，吸收相同的热量，甲中的液体1温度变化量较小，说明液体1的吸热能力更强，即。 （2）[1]比较液体吸热能力强弱时，需要控制燃料相同，所以应比较甲实验和丙实验。 [2]比较A、B两种燃料的热值时，要控制液体种类相同，所以应选择乙、丙两组实验进行探究。 [3]由图像可知，图乙中液体温度从22℃升高至30℃，不计热量损失，则有 即，同理，图丙中液体温度从22℃升高至32℃，则有 即，因为燃料质量相同，被加热液体种类相同，所以 （3）酒精在燃烧时放出的热量没有完全被水吸收，存在热散失，所以根据实验测得的酒精的热值偏小。 9．如图1，甲、乙、丙三幅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)为了研究不同物质的吸热能力，应该利用其中______（选填“甲”“乙”“丙”）两幅图进行实验，根据记录的数据做出了两种液体的温度随时间变化的关系图，如图2所示； ①不同物质吸热的多少是通过______来反映（选填“温度计示数”或“加热时间”）； ②由图可以看出，______液体的吸热本领较大； (2)为了研究不同燃料的热值，应选择其中______（选填“甲”“乙”“丙”）两幅图进行实验。在实验前用天平测出烧杯中液体的质量及燃料的质量，并记录数据，利用公式（若a、b液体的比热容已知）计算出液体吸收的热量，通过这些数据计算出某种燃料的热值。则该热值与燃料的实际热值相比______（选填“偏大”“偏小”或“不变”），原因是______。 【答案】(1) 甲、丙 加热时间 b (2) 甲、乙 偏小 燃料燃烧放出的热量未被液体完全吸收 【详解】（1）[1]研究不同物质的吸热能力，要控制燃料相同，即保证相同时间放出热量相同，改变液体种类，应选择甲、丙两幅图进行实验。 [2]热源燃料相同，不同物质吸热的多少可通过加热时间来反映的。 [3]由图2可知，加热相同时间，即吸收相同热量，液体b升温慢，说明液体b的吸热本领较大。 （2）[1]为了研究不同燃料的热值，要控制液体种类相同，改变燃料种类，应选择甲、乙两幅图进行实验。 [2][3]燃料燃烧放出的热量会有部分散失到空气中，或被烧杯、温度计吸收，未被液体完全吸收，即Q吸偏小，根据，可知该热值与燃料的实际热值相比偏小。 四、计算题 10．一辆使用汽油为燃料的小汽车，在水平路面上匀速行驶，发动机的输出功率是60kW，已知汽油的热值为q=4.6×107J/kg，水的比热容c=4.2×103 J/（kg·℃）。 (1)汽车的冷却系统用水来给发动机降温，4kg的水在冷却系统中温度升高了50℃，水吸收的热量为多少？ (2)小汽车匀速行驶23 min消耗6kg汽油，发动机的效率是多少？ 【答案】(1)8.4×105J (2)30% 【详解】（1）水吸收的热量为 （2）汽油完全燃烧放出的热量 发动机所做的有用功 发动机的效率 11．某种晶体在熔化时变成同温度的液体所吸收的热量与其质量的比值叫作这种晶体的熔化热，用字母表示。现将质量为1kg初温为-20℃的冰块用天然气灶加热，其温度随加热时间变化的关系图线如图所示。已知CD段加热时间是AB段的两倍，相同时间内冰和水吸收热量相同，水的比热容为，天然气的热值为。若BC段消耗的天然气体积为0.021，天然气灶效率为40%，求： (1)CD段水吸收的热量； (2)冰的比热容； (3)冰的熔化热。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）由图像可知，CD段水升高的温度 冰熔化为水后质量不变，水吸收的热量 （2）根据题意，CD段加热时间是AB段的两倍，且相同时间内冰和水吸收热量相同，因此AB段冰吸收的热量为 AB段冰升高的温度 冰的比热容 （3）天然气完全燃烧放出的热量 冰熔化吸收的热量 冰的熔化热 素养提升 一、单选题 1．2024年10月30日，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。如图所示，火箭加速升空的过程中，下列有关说法中错误的是（　　） A．火箭使用液态氢作燃料，是因为其热值较大 B．火箭发动机工作时，将内能转化为机械能 C．火箭发动机工作过程中的热机效率是100% D．载人飞船的动能、重力势能和机械能都增大 【答案】C 【详解】A．火箭发射需要巨大的能量，液态氢的热值较大，相同质量的液态氢完全燃烧能释放出更多的热量，所以火箭使用液态氢作燃料，故A正确，不符合题意； B．火箭发动机工作时，燃料燃烧将化学能转化为内能，然后内能再转化为火箭的机械能，推动火箭升空，故B正确，不符合题意； C．热机在工作过程中，不可避免地会有能量损失，比如废气带走一部分热量、机械散热以及克服摩擦做功等，所以热机效率不可能达到 100%，故C错误，符合题意； D．动能的大小与质量和速度有关，重力势能的大小与质量和高度有关，机械能是动能与势能的总和。火箭加速升空时，载人飞船的质量不变，速度增大，所以动能增大；高度升高，所以重力势能增大；机械能等于动能与重力势能之和，因此机械能也增大，故D正确，不符合题意。 故选C。 2．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，不可以选择甲乙两图 【答案】A 【详解】AB．比较不同液体的比热容，根据控制变量法，应改变液体种类、控制其他因素相同。故应选择燃料种类相同、液体种类不同的甲和丙来进行，故A正确，B错误； CD．比较不同燃料的热值，根据控制变量法，应改变燃料种类、控制其他因素相同。故应选择液体种类相同、燃料种类不同的甲和乙来进行，故CD错误。 故选A。 3．某汽油机的能量流向如图所示，以下说法正确的是（　　） A．热机效率 B．热机效率 C．真正对外做功的能量是和 D． 【答案】A 【详解】A．有用机械能与燃料完全燃烧放出总热量的比值叫做机械效率，即 故A正确； B．只是气缸内实际放出的热量，不是燃料完全燃烧的总热量，故B错误； C．只有是有用机械能，真正对外做功，是实际放出的热量，其中大部分都损失了，并非全部用来做功，故C错误； D．根据能量守恒，， 则 故D错误。 故选A。 4．我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。下表是一些燃料的热值。下列选项正确的是（    ） 燃料 热值 燃料 热值 焦炭 3.0×107J/kg 柴油 4.3×107J/kg 酒精 3.0×107J/kg 汽油 4.6×107J/kg A．0.5kg的汽油的热值是2.3×107J/kg B．热值为3.0×107J/kg的燃料一定是酒精 C．燃料越接近完全燃烧，燃料的热值就越大 D．0.5kg的焦炭完全燃烧放出的热量是1.5×107J 【答案】D 【详解】A．热值是燃料的特性，与质量无关，0.5kg汽油的热值仍为，故A错误； B．焦炭和酒精的热值均为，因此该燃料可能是焦炭或酒精，故B错误； C．热值定义基于燃料完全燃烧，未完全燃烧时放热减少，但热值不变，故C错误； D．焦炭热值为，0.5kg完全燃烧放热 故D正确。 故选D。 5．有甲、乙两种不同的燃料，甲燃料的质量为2kg，乙燃料的质量为1kg，当甲、乙温度都升高1℃，吸收的热量如图a所示；甲、乙的燃料完全燃烧后放出的热量如图b所示，则下列说法正确的是（　　） A．甲、乙燃料的比热容之比为1∶1 B．甲、乙热值之比为3∶2 C．甲、乙温度都降低1℃，甲、乙放热一样多 D．相同质量的甲、乙燃料完全燃烧，甲放出的热量比乙的多 【答案】C 【详解】A．由图a可知，甲、乙两种燃料升高相同的温度时，吸收的热量相等，根据可知，当吸收热量相同，温度变化量相同时，比热容与物体的质量成反比，又甲的质量是2kg，乙的质量是1kg，所以，故A错误； B．由图b可知，2 kg的甲燃料完全燃烧放出的热量，1kg的乙燃料完全燃烧放出的热量 ，根据可得， 所以，故B错误； C．由可知，同种物质温度升高和降低相同的温度，吸收的热量与放出的热量相同，因此结合图a，可知，甲、乙温度都降低1℃，甲、乙放热一样多，故C正确； D．由B可知，甲的热值小于乙的热值，根据可知，相同质量的甲乙燃料，乙放出的热量多，故D错误。 故选C。 二、填空题 6．某插秧机使用的是四冲程汽油机，若插秧机消耗汽油0.2kg，这些汽油完全燃烧放出的热量为___________。若完全燃烧的汽油可以转化为的机械能，则该汽油机的热机效率是___________。 【答案】 25% 【详解】[1]汽油完全燃烧放出的热量为 [2]该汽油机的热机效率是 7．小明用塑料矿泉水瓶进行了如下探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（图甲）；扭转瓶子（图乙），轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾，此时能量转化与丙、丁图中汽油机________（丙/丁）的工作过程一致。若某台汽油机1s内对外做功20次，则飞轮转速是________r/min。若该汽车的汽油机在一段时间内做功J，汽油机效率为25%，则该汽油机在这段时间内消耗________kg的汽油（汽油的热值取）。 【答案】 丙 2400 0.36 【详解】[1]当瓶盖被瓶内的气体冲出时，是瓶内气体对瓶盖做功，内能转化为机械能，瓶内气体的内能减小，这一过程与四冲程内燃机的做功冲程相似；图丙中两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程；图丁中两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；故这个过程与图丙冲程相似。 [2]此汽油机每秒内对外做功20次，则每秒完成20个工作循环，飞轮每秒转40圈，即每分钟转2400圈，所以飞轮的转速为2400r/min。 [3]汽油完全燃烧放出的热量 汽油机消耗汽油的质量 三、实验题 8．小侨要探究“不同物质吸热升温的现象”，同时又想要探究“不同燃料完全燃烧的放热能力”，他设计了两组实验装置如图：（甲图中两酒精灯完全相同：乙图中酒精和碎纸片的质量相同，烧杯中水的质量、初温也相同） 表一 物质 质量/g 初温/oC 升温10℃所需时间/min 沙子 200 10 1 水 200 10 2 (1)你认为研究不同燃料燃烧放热能力应选用______组器材（选填“甲”或“乙）； (2)进行甲图实验时，要控制水和沙子的初温和______相同； (3)甲图实验中当沙子和水升高相同的温度时，小侨是通过比较______来判断物质吸收热量的多少；小侨将实验数据记录在表一中，分析实验数据可知_______的吸热能力强；（选填“沙子”或“水”） (4)如图是第1组同学绘制的“时间”和“温度”图像，能正确描述该实验真实情况的图像是（　　） A． B． C． D． (5)乙组实验中，通过_______来反映燃料放出热量的多少； (6)小侨购买一箱无烟煤，利用如图乙组使用器材来估测无烟煤的热量，发现测出的热值要小于包装上注明的热值，写出一种造成这种差异的原因是__________。 (7)这两组同学对图甲的装置进行了改进，将分别装有水和煤油的试管放在同一个烧杯中用水加热，如图丙所示，这样做的好处是_______； 【答案】(1)乙 (2)质量 (3) 加热时间 水 (4)D (5)水升高的温度 (6)实验过程中有热量损失 (7)更好地保证水和煤油在相等的时间内吸收相同的热量，减小实验误差 【详解】（1）探究不同燃料燃烧放热能力，需要使用不同种类燃料、加热相同的液体，乙组使用酒精和碎纸片两种不同燃料，因此选乙。 （2）探究不同物质吸热升温现象时，根据控制变量法，需要控制不同物质的初温和质量相同。 （3）[1]甲实验中，相同酒精灯相同时间放出热量相同，因此用加热时间表示物质吸收热量的多少。 [2]升高相同温度时，水需要的加热时间更长，吸收热量更多，说明水的吸热能力更强。 （4）水的比热容更大，吸收相同热量（相同加热时间）时，沙子升温更快、温度更高；且实验初始时，水和沙子初温都是10℃，温度不为0，因此时间为0时，图像起点在纵轴非零位置，故选D。 （5）乙实验中，燃料放出的热量被水吸收，水升高的温度越大，说明燃料放出热量越多，因此用水升高的温度反映燃料放热多少，属于转换法的应用。 （6）实验中，燃料无法完全燃烧，且燃烧放出的热量会散失到空气中，不能全部被水吸收，因此计算得到的热值小于真实值。 （7）将两支试管放在同一烧杯水浴加热，能保证两个受热对象在相同时间内吸收的热量相等，避免了两个酒精灯加热时火焰不均匀的误差。 迁移创新 一、填空题 1．小明在课后查阅到一些燃料的热值，将其记录如下： 燃料 酒精 木炭 柴油 氢 热值 (1)查表可知木炭的热值，它表示的物理意义是___________，燃烧一半木炭，剩下的木炭热值为___________。 (2)若的木炭不完全燃烧，那么其释放的热量___________（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 (3)若表中提到的四种燃料质量相等，完全燃烧后，放出热量最少的是___________。若为卫星运载火箭选择其中一种作为推进燃料，最好的是___________。 【答案】(1) 1kg木炭完全燃烧放出的热量是3.4×107J 3.4×107 (2) 小于 (3) 酒精 氢 【详解】（1）[1]热值的物理意义是1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。所以木炭的热值3.4×107J/kg表示的物理意义是：1kg木炭完全燃烧放出的热量是3.4×107J； [2]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、燃烧程度等均无关。所以燃烧一半木炭，剩下的木炭热值仍为3.4×107J/kg。 （2）热值是指1kg燃料完全燃烧放出的热量，现在木炭是不完全燃烧，所以释放的热量小于 （3）[1][2]根据可知，质量相等时，值越小，放出热量越少，根据表中提到的四种燃料，在质量完全相等的情况下，酒精的热值最小，所以酒精放出热量最少，卫星运载火箭如果选择推进燃料，须是热值较大的物质，表中物质中氢是最好的燃料。 2．汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分： (1)如图（a）（b）（c）（d）为汽车内燃机工作四个冲程的示意图。图_____是提供动力的冲程，其余三个冲程都是靠飞轮的惯性带动曲轴连杆转动。图（b）中气体的温度_____（选填“A．升高”或“B．降低”）。 (2)如图是某汽车发动机能量分配图，该发动机的效率是_____。 【答案】(1) d A (2)25% 【详解】（1）[1]图（d）中两个气门都关闭，活塞向下运动，火花塞点火，为做功冲程，将内能转化为机械能，对外提供动力。 [2]图（b）中，进气门关闭，排气门关闭，活塞向上运动，该冲程是压缩冲程，将机械能转化为内能，活塞对气体做功，气体的内能增大，温度升高。 （2）发动机效率是指发动机对外输出的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量之比。在本题中，来自燃料的能量为100%，发动机对外做功(提供动力)占比为25%，所以发动机效率就是25% 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $