14.4 跨学科：热机效率和环境保护 同步练习-2026-2027学年沪科版物理九年级全一册

**基本信息** 本同步练习聚焦热机效率与环境保护，通过基础概念辨析、定量计算到实验探究的三层设计，实现从物理观念建构到科学探究能力培养的递进，适配新授课知识巩固需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|热值概念、热机效率影响因素|选择题1-8直接考查定义辨析，填空题1-3强化公式应用，夯实能量观念| |提升层|热值与效率定量关系、跨学科联系|选择题9-10结合图像分析与实际情境（如碳排放），填空题4-5渗透科学态度与责任| |综合层|实验设计与误差分析|实验题通过控制变量法（如比较燃料热值）、数据处理（水温变化计算），培养科学思维与探究能力|

14.4 跨学科：热机效率和环境保护 一．选择题 1．关于燃料和热值，以下说法正确的是（　　） A．燃料热值与燃料的质量无关 B．容易燃烧的燃料，热值一定大 C．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧木柴放出的热量一定多 D．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料 2．为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是（　　） A．尽量使燃料充分燃烧 B．尽量减少热机部件间的摩擦 C．尽量减少废气带走的热量 D．尽量增加热机的工作时间 3．小明用煤气灶烧水时，进行了如下思考，正确的是（　　） A．煤气燃烧越充分，其热值越大 B．加热过程中水的比热容变大 C．壶内水温度升高的过程中内能增大 D．水沸腾过程中吸收热量，温度不断升高 4．下列关于热值的说法正确的是（　　） A．2kg煤的热值大于1kg煤的热值 B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多 C．燃料燃烧不完全时热值变小 D．燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关 5．木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示1kg木炭（　　） A．具有3.4×107J的热量 B．具有3.4×107J的内能 C．完全燃烧对外做功3.4×107J D．完全燃烧放出热量3.4×107J 6．据中央电视台新闻联播报道，2016年7月，我国将发射全球首颗量子通信卫星。发射卫星的火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料的（　　） A．热值大 B．比热容大 C．密度大 D．以上说法都不正确 7．古语道：“人要实，火要虚”。此话的意思是说做人要脚踏实地，才能事业有成：可燃物要架空一些，才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是（　　） A．增大可燃物物的热值 B．降低可燃物的着火点 C．能使可燃物完全燃烧 D．提高了可燃物的利用率 8．国家主席习近平在联合国代表中国郑重承诺力争2030年前碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和，为保护人类共同家园——地球，贡献中国力量。以下四类发电方式不属于限制碳排放的是（　　） A．火力发电 B．水力发电 C．核能发电 D．光伏发电 9．如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的水进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时水升高的温度用Δt表示（水未沸腾）（　　） A．若m相同，Δt越小，燃料的热值越大 B．若Δt相同，m越大，燃料的热值越大 C．若的值越大，燃料的热值越大 D．若的值越大，燃料的热值越大 10．有经验的柴油机维修师，不用任何仪器，只是靠近柴油机排气管口观察和用鼻子闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果。在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断正确的是（　　） A．尾气的温度越高，柴油机越节能 B．尾气的温度越低，柴油机越节能 C．尾气的柴油味越浓，柴油机越节能 D．尾气的颜色越黑，柴油机越节能 二．填空题 1．汽油的热值为4.6×107J/kg，它的物理含义是完全燃烧 　 　 的汽油，放出的热量为4.6×107J。 2．“涡轮增压”是目前在各种汽油机和柴油机中采用的一项节能、提高热机功率的技术。它是利用热机排出的废气带动涡轮旋转，先将新鲜空气压缩后再送入内燃机的进气口。这样做的好处是 　 　 （填“增大”或“减小”）排出废气所带走的能量，　 　 （填“提高”或“降低”）内燃机的效率。 3．一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25%，废气带走的能量占30%，摩擦等机械损耗占10%，则它的机械效率为　 　 。 4．如图是A、B两种燃料完全燃烧释放的热量Q与其质量m的关系图，从图可以推断出A燃料的热值　 　 B燃料的热值。（选填“大于”、“等于”或“小于”） 5．内燃机的问世极大改善了人类的交通运输方式，但同时也带来许多环境污染问题，如四冲程内燃机工作时就因 　 　 冲程排放的废气对大气造成污染。 三．实验探究题 1．如图所示，甲、乙、丙三个实验装置完全相同，燃料的质量都为10g，烧杯内液体的质量都相同。 （1）比较不同燃料的热值应选择　 　 两个装置，比较不同物质的比热容应选择　 　 两个装置（选填装置序号甲、乙、丙），选择的理由是我们物理中研究问题常用到的一种方法是　 　 法 （2）在“比较不同燃料的热值”的实验中，通过观察温度计　 　 比较燃料燃烧放出热量的多少，这种研究问题的方法叫做　 　 法。 （3）若甲图烧杯中为500g的水，10g酒精完全燃烧温度计示数升高了20℃，水吸收的热量是　 　 J，如果认为若酒精燃烧放出的热量全部被水吸收，则酒精的热值是　 　 J/kg，算出的热值比标准值　 　 。（选填“偏大”、“偏小”或“一样”）。[水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）] 2．小王学习燃料的热值之后，自己设计一个实验来探究酒精和碎纸片的热值大小。 （1）实验装置如图甲、乙所示，你认为图中横杆、温度计、铁圈、燃具四个器件的安装顺序是　 　 （由下而上/由上而下）。 （2）为保证实验结论的可靠，在实验中应控制的因素有：　 　 ，　 　 等。 （3）实验数据记录如表： 燃　料 加热前水温℃ 燃料燃尽时水温℃ 燃料的热值J/kg 酒　精 15 35 2.4×106 碎纸片 15 25 ？ 根据表中数据，计算出碎纸片的热值是　 　 J/kg。 （4）通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏　 　 （选填“大”或“小”），你认为出现这样情况的主要原因是：　 　 。 （5）另一组同学用同样的装置进行实验，在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了，你能否比较出两种燃料的热值？　 　 （能/不能）理由：　 　 ，为避免这种情况的出现，你可以对他们组提什么改进建议？　 　 。 答案 一．选择题 1．【解答】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、燃烧程度等均无关。故A正确； B、热值大小与燃料是否容易燃烧无关，故B错误； C、燃料燃烧放出热量的多少不仅与燃料的热值大小有关，还与燃料的质量以及燃烧程度有关，故C错误； D、锅炉的效率与燃料的热值高没有关系，故D错误； 故选：A。 2．【解答】解：热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。所以减少热量的损失可以提高热机的效率。所以使燃料充分燃烧、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。 增加热机的工作时间，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率。 故选：D。 3．【解答】解：A、热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，故A错误； B、比热容是物质本身的一种属性，与温度无关，故B错误； C、物体温度升高，分子运动加剧，内能增大，故C正确； D、水沸腾过程中吸收热量，温度保持不变，故D错误； 故选：C。 4．【解答】解：A、燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度、质量都无关，故A错误； B、燃料的热值越大，只有在相同质量并且完全燃烧的情况下，放出的热量才越多，质量少、燃烧不完全放出的热量就少，故B错误； C、热值与燃料是否完全燃烧无关，故C错误； D、热值是燃料本身的特性，与燃料的质量无关，不同的物质热值一般不同，故D正确。 故选：D。 5．【解答】解：木炭的热值是3.4×107J/kg，它的物理意义是：1kg木炭完全燃烧放出的热量是3.4×107J，故ABC错误，D正确。 故选：D。 6．【解答】解：发射火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，故A正确。 故选：A。 7．【解答】解：可燃物要架空一些，才能燃烧更旺，但不能使可燃物完全燃烧；“火要虚”的目的是增大了可燃物与空气的接触面积，燃烧更旺，提高了可燃物的利用率，而可燃物的热值、着火点与燃烧程度无关，所以不能增大可燃物的热值，也不能降低可燃物的着火点，故D正确，ABC错误。 故选：D。 8．【解答】解：A．火力发电需要燃烧化石燃料，会产生大量的二氧化碳，不属于限制碳排放的发电方式，故A正确； B．水力发电利用水能，不产生二氧化碳，属于限制碳排放的发电方式，故B不正确； C．核能发电利用核能，不产生二氧化碳，属于限制碳排放的发电方式，故C不正确； D．光伏发电利用太阳能，不产生二氧化碳，属于限制碳排放的发电方式，故D不正确。 故选：A。 9．【解答】解：燃料的热值大小不能直接测量，需要通过水吸收热量的多少来体现燃料燃烧放出热量的多少，而水吸收热量的多少跟水的质量和升高的温度有关，因此为了比较热值大小可以利用Q吸＝Q放，而Q吸＝c水m水Δt，Q放＝mq，即c水m水Δt＝mq，解得：q； A、若m相同，Δt越小，由q可知，燃料的热值越小，故A错误； B、若Δt相同，m越大，由q可知，燃料的热值越小，故B错误； C、若的值越大，即的值越小，由q可知，燃料的热值越小，故C错误； D、若的值越大，由q可知，燃料的热值越大，故D正确。 故选：D。 10．【解答】解：尾气的温度高，说明散失的热量多，柴油机的效率低，反之，柴油机的效率高，即节能。 尾气的柴油味浓、颜色黑都说明柴油没有充分燃烧，浪费了燃料，这样柴油机的效率会低。 故选：B。 二．填空题 1．【解答】解：汽油的热值是4.6×107J/Kg，其物理意义是：质量为1kg的汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107J。 故答案为：1kg。 2．【解答】解：在热机的能量损失中，废气带走了大部分的热量，所以“蜗轮增压”利用热机排出的废气带动蜗轮旋转，充分利用了废气带走的热量，提高了热机的效率。 故答案为：减小；提高。 3．【解答】解：各种能量损耗的总和是：25%+30%+10%＝65%， 所以它的机械效率为：η＝100%﹣65%＝35%。 故答案为 35%。 4．【解答】解： 取相同质量m0，由图可知，QA＜QB 根据q可知，qA＜qB。 故答案为：小于。 5．【解答】解：内燃机分为柴油机和汽油机两大类， 柴油机在吸气冲程吸入空气，在压缩冲程中压缩空气，使空气的内能增大，在压缩冲程的末端，喷油嘴喷出雾状柴油，使柴油燃烧产生高温高压的燃气，在做功冲程中，燃气推动活塞做功，剩余的废气通过排气冲程排出。 汽油机在吸气冲程吸入空气和汽油的混合物，在压缩冲程中压缩空气和汽油的混合物，使空气和汽油的混合物的内能增大，在压缩冲程的末端，火花塞喷出火花，使汽油燃烧产生高温高压的燃气，在做功冲程中，燃气推动活塞做功，剩余的废气通过排气冲程排出。 所以内燃机都是在排气冲程排放废气。 故答案为：排气。 三．实验探究题 1．【解答】解：（1）为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数的变化得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择乙和丙两图进行实验； 为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲和乙两图进行实验，这用到了控制变量法； （2）燃料完全燃烧放出的热量的多少，是通过温度计示数的变化来反应，这用到了转换法； （3）水吸收的热量：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×20℃＝4.2×104J； 如果认为若酒精完全燃烧且放出的热量全部被水吸收，即Q放＝Q吸＝4.2×104J； 根据Q放＝mq知酒精的热值： q酒精4.2×106J/kg， 因为加热时有热量的散失以及燃料不完全燃烧，会使得测量的热值偏小。 故答案为：（1）乙丙；甲乙；控制变量；（2）示数的变化；转换；（3）4.2×104； 4.2×106；偏小。 2．【解答】解： （1）为了利用酒精灯的外焰给烧杯充分加热，并且温度计不要碰到烧杯壁和烧杯底，应按照由下往上的顺序组装器材； （2）为了比较相同质量的酒精和碎纸片燃烧放出热量的多少，必须控制二者的质量相等、烧杯内水的质量相等、两个烧杯相同； （3）相同质量的酒精和碎纸片燃烧放热，酒精燃烧放出的热量可以将水的温度升高20℃，碎纸片燃烧放出的热量可以将水的温度升高10℃，可见酒精的热值是碎纸片的2倍，所以碎纸片的热值为1.2×106J/kg； （4）因为烧杯、空气也吸收热量，并且燃料不可能完全燃烧，所以测得的热值会偏小。 （5）因为水沸腾后吸热温度保持不变，因此无法比较燃料放出热量的多少，所以在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了，将不能比较两种燃料的热值；为避免出现在实验中水沸腾的现象，应增加水的质量或减少燃料的质量。 故答案为：（1）由下而上；（2）酒精和碎纸片的质量；两杯水的质量；（3）1.2×106；（4）小；存在热损失或者燃料没有完全燃烧；（5）不能；水沸腾后吸热温度保持不变，因此无法比较燃料放出热量的多少；增加水的质量或减少燃料的质量。 学科网（北京）股份有限公司 $