14.3 热机的效率 讲义 2026-2027学年人教版九年级全一册物理

本讲义聚焦初中物理“热机的效率”核心知识点，以燃料的热值（定义、公式、特性）为基础，衔接热效率（炉子、燃气灶能量利用），递进至热机效率（定义、公式、能量流向、提高途径），构建逻辑清晰的学习支架。 资料特色在于结合生活实例（如火箭用液氢、家用燃气灶）与实验探究（不同燃料热值比较），通过题型分层（计算、措施分析）培养科学思维与探究能力。课中辅助教师系统授课，课后借助能量流图和练习题帮助学生巩固，有效查漏补缺。

第3节 热机的效率 课时目标 课标要点 1.知道热机效率的定义，理解热机效率是衡量热机性能的重要指标； 2.能运用热机效率公式进行简单计算，明确有用功与燃料完全燃烧放热的关系； 3.了解燃料的热值及其物理意义，能应用Q放=mq计算燃料燃烧放出的热量； 4.知道提高热机效率的主要途径，能结合生活实例说明节能措施。 重难点 重点：热机效率的概念及计算公式；燃料热值的理解与应用；热机效率的计算。 难点：区分热机效率与热值概念；综合运用热值公式和效率公式解决实际问题；分析热机效率提高的途径。 知识点1 燃料的热值 1.燃料 （1）种类：固体燃料有木柴、煤炭 等；液体燃料有汽油 、柴油、酒精灯；气体燃料有煤气、天然气 等。 （2）能量转化：在燃烧过程中，燃料的化学 能转化为内 能。 2. 燃料的热值 （1）定义：某种燃料完全燃烧　　　放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值。 （2）公式：q=（固体、液体燃料） q= （气体燃料） （3）单位：J/kg；气体燃料热值常用单位：J/m³。 （4）物理意义：表示单位质量（或体积）的燃料完全燃烧放出的热量。 汽油的热值为4.6×107J/kg， 表示：　　　　1kg木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J　　　　　　。 （5）特性：热值反映燃料燃烧时放热本领的大小。 燃料的热值是燃料的一种特性。其与燃料的种类 有关，‌而与燃料的质量、‌体积、‌是否完全燃烧以及燃料的状态（‌固态、‌液态或气态）‌无关。 ①表中热值最大的是 氢 ，热值1.4×108J/kg ，热值最小的是干木柴 ，热值1.2×107J/kg 。 ②火箭上用液态氢作燃料是因为氢的热值大 。 ③热值是燃料的一种属性，不同的燃料有不同 的热值（选填“相同”或“不同”）。 【特别提醒】 热值是燃料本身的属性，不因燃烧是否充分而改变；计算放热时必须用“完全燃烧”的热值，但实际燃烧往往不充分，实际放热小于理论值。 随学随练 1．我国探索太空的火箭一般使用液氢作为燃料，主要是因为液氢（     ） A．密度大 B．热值大 C．沸点低 D．比热容大 【答案】B 【详解】火箭发射需要燃料燃烧释放大量能量，液氢的热值很大，相同质量的液氢完全燃烧比其他燃料放出更多热量，适合作为火箭燃料。故选B。 2．（多选）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．一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值不变 D．焦炭的热值是，完全燃烧1kg焦炭能放出的热量 【答案】CD 【详解】A．燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度无关，故A错误； B．根据可知，放出的热量与热值、质量有关，燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量不一定越少，故B错误； C．一瓶酒精用去三分之一后，质量变化、热值不变，故C正确； D．焦炭的热值是，它表示的意思是1kg的焦炭完全燃烧时放出的热量是，故D正确。 故选CD。 3．（多选）如图所示，利用甲、乙、丙三个装置进行探究“不同物质的吸热能力”和“不同燃料的热值”两个实验，下列说法中正确的是（　　） A．为了研究“不同燃料的热值”，利用甲、丙图装置进行实验 B．甲、乙和丙三个装置中，被加热液体和液体的质量都要相同 C．不同物质吸热的多少是通过温度计示数的变化来反映的 D．两个探究实验中都用到了控制变量法和转换法 【答案】BD 【详解】A．若要研究“不同燃料的热值”，应使用相同质量的不同燃料加热相同质量的同种物质，故应利用甲、乙两图的装置进行实验，故A错误； B．利用甲、乙两图的装置研究“不同燃料的热值”时，应使被加热物质的质量和种类都相同，利用甲、丙两图的装置研究“不同物质的吸热能力”时，应使被加热物质的质量相同而种类不同，故甲、乙和丙三个装置中，被加热液体a和液体b的质量都要相同，故B正确； C．研究“不同物质的吸热能力”时，使用相同的燃料进行加热，加热相同时间，燃料放出的热量相同，则被加热物质吸收的热量相同，故不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的，故C错误； D．研究“不同燃料的热值”时，使用相同质量的不同燃料加热相同质量的同种物质，用到了控制变量法，通过被加热物质的温度变化量来反映热值的大小，用到了转换法；研究“不同物质的吸热能力”时，使用相同燃料加热质量相同而种类不同的物质，用到了控制变量法，用加热时间的长短来反映吸热多少，用到了转换法，故D正确。 故选BD。 知识点2 热效率（炉子、燃气灶的热效率）率） 煤气不能完全燃烧，损失了一部分能量；装水的 容器 吸收了一部分能量；煤气灶 本身也会吸收一部分能量；高温的 烟气 带走了一部分能量； 还有一部分能量直接散失掉了。水吸收的热量只占煤气完全燃烧放出热量的 一部分 ，只有水吸收的热量才是被有效利用的。 1.定义：吸收的能量占燃料完全燃烧放出能量的比值。 2.提高锅炉中燃料热效率的方法： 把煤磨成煤粉，增大与氧气的接触面积；把空气吹进炉膛增大送氧量。 随学随练 １．（多选）如图所示是厨房用的高压锅在工作时的场景，下列说法正确的是（   ） A．限压阀上的小孔喷出大量“白气”，“白气”的形成属于汽化现象 B．使用高压锅，食物容易被煮熟，是因为锅内气体压强大，液体沸点高 C．利用新型天然气灶，燃气烧水的利用效率能达到100% D．高压锅的限压阀被气流顶起的过程与四冲程汽油机做功冲程的能量转化过程相同 【答案】BD 【详解】A．限压阀上的小孔喷出大量“白气”，“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水珠，属于液化现象，故A错误； B．液体的沸点与气压有关：气压越高，沸点越高；使用高压锅，食物容易被煮熟，是因为锅内气体压强大，液体沸点高，故B正确； C．任何热机、炉灶的能量利用效率都不可能达到100%，因为烧水过程中会有热量散失到空气中、被锅具吸收等，存在能量损耗，故C错误； D．高压锅的限压阀被气流顶起的过程，是高温、高压的水蒸气对限压阀做功，将内能转化为机械能；汽油机做功冲程是燃气对活塞做功，将内能转化为机械能，两者的能量转化过程相同，故D正确。 故选BD。 ２．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。 知识点3 热机效率 1. 热机工作过程中的能量流向图 汽油在汽缸内不能　　（能/不能）完全燃烧，损失了一部分能量；废气　　　带走了一部分能量；热机自身对外散热　　　，带走了一部分能量；由于机械传动等克服摩擦　　要消耗一部分能量；热机　　　　自身吸收一部分能量等。 所以真正转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧所释放能量的一部分。只有对外做有用功　　　　的能量是被有效利用的。 燃料完全燃烧释放的总能量 Q放 的流向分布： ①有用机械能（占比最小，通常20%～40%）——对外做功。 ②废气带走的热量（占比最大，约30%～50%）——主要损失来源。 ③冷却水带走的热量（约占10%～20%）——散热损失。 ④克服摩擦和散热损失（约占5%～15%）——机械损失。 ２．热机效率的定义 热机工作时，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，叫做热机的效率。 ３. ①公式： η = W有 / Q放 × 100% ②各物理量的含义和单位 物理量 符号 含义 单位 有用功 W有 热机对外输出的机械能（牵引力做的功） 焦耳（J） 总能量 Q放 燃料完全燃烧释放的化学能 焦耳（J） 效率 η 热机性能的重要指标 无单位，用百分数表示 ４．常见的热机效率 蒸汽机的效率只有6%～15% 汽油机的效率为 20%～40% 柴油机的效率为30%～45% 喷气式发动机的效率为50%～60% ５．提高热机效率的主要途径 1） 改善燃烧条件：使燃料更加充分地燃烧（如汽油机的喷油嘴雾化、进气增压）。 2） 减少热损失：利用废气余热加热锅炉进水（余热回收），给机体加装隔热层。 3） 保证良好润滑：减小各运动部件之间的摩擦（使用优质机油）。 4）优化结构设计：采用涡轮增压技术，增加进气量，提高燃烧效率。 【易错提醒】 热机效率不可能达到100%，因为能量在转化过程中会不可避免地发生散失，但总能量严格遵循能量守恒定律（Q放 = W有 + Q损）。 随学随练 １．如图是某汽油机的主要能量流向和相关参数图，下列说法正确的是（     ） A．有用机械能所占比例最大 B．废气带走的能量占比为25% C．该汽油机的效率为35% D．减少机械摩擦能提高汽油机效率 【答案】D 【详解】A．根据图乙，机械自身消耗能量占35%，废气带走能量占40%，有用机械能占比为 有用机械能所占比例不是最大，故A错误； B．由图乙可知，废气带走的能量占比为40%，不是25%，故B错误； C．汽油机的效率等于有用机械能占燃料完全燃烧放出内能的比例，即25%，不是35%，故C错误； D．减少机械摩擦，可以减少机械自身消耗的能量，使更多内能转化为有用机械能，能提高汽油机效率，故D正确。 故选D。 ２．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。 ３．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。   题型1 热值与燃烧放热的计算 解题核心规律 （1）放热公式 固体、液体燃料： 气体燃料： （2）单位匹配要求 单位取 ，对应热值 单位 ； 单位取 ，对应热值 单位 。 （3）重要提醒：完全燃烧放出的热量 ≠ 实际燃烧放出热量；若题干直接给出实际放热量，计算效率时直接采用该实际数值。 活学活用 １．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。 ２．合理分类和利用垃圾可以变废为宝，在一定条件下，1kg垃圾能“榨”出燃料油，若燃料油的热值为，则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为______J，燃烧时燃料油的热值______，如果这些热量的被水吸收，则可以使______kg的水温度从升高到。[水的比热容为 【答案】 不变 【详解】燃料油完全燃烧释放出的热量 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，因此燃烧时燃料油的热值不变； 水吸收的热量 根据可知水的质量为 ３．一壶中水的质量为2.5kg，在液化石油气炉上从20℃煮至沸腾（标准大气压）。在这过程中，共燃烧了液化石油气50g。在这过程中，[水的比热，液化石油气的热值]。求： (1)水共吸收了多少热量？ (2)这些液化石油气完全燃烧共放出多少热量？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）此过程中水升高的温度 此过程中水吸收的热量 （2）液化石油气完全燃烧放出的热量 题型2 热机效率和热效率的综合计算 解题核心规律 一、热机效率计算题通用步骤 （1）先求燃料完全燃烧放热：（固、液体燃料）或 （气体燃料）； （2）再求有用功 ： 已知牵引力、路程： 已知功率、时间： （3）计算热机效率： （4）公式逆向运用： 已知、，求有用功： 已知、，求总放热量：，进一步可求燃料质量 / 体积 二、炉子（加热）效率计算题通用步骤 （1）燃料完全燃烧放热：（或）； （2）物质吸收热量：； （3）加热效率公式： （4）公式逆向运用： 已知、，求吸收热量： 已知、，求燃料放热量：，进而求解燃料质量 / 体积 补充区分： 热机：能量去向→内能转化机械能（有用功） 炉子 / 热水器：能量去向→内能转移，物体吸热 活学活用 １．某家庭天然气热水器将质量为120kg，温度为20℃的自来水加热到60℃，消耗的天然气体积为（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为，天然气的热值为，求： (1)天然气完全燃烧放出的热量； (2)水吸收的热量； (3)该热水器的工作效率。 【答案】(1) (2) (3)42% 【详解】（1）天然气完全燃烧放出的热量 （2）水吸收的热量 （3）该热水器的工作效率 ２．清明小长假，轩轩一家出去旅游。汽车通过一条长3600m的隧道，消耗0.2kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的功为。（汽油的热值）求： (1)完全燃烧0.2kg汽油放出的热量为多少； (2)汽车通过隧道发动机的效率为多少。 【答案】(1) (2) 30% 【详解】（1）汽油的质量，汽油的热值， （2）由题意得，牵引力做的功，完全燃烧汽油放出的热量，效率为 ３．2025年9月3日举行的纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年的阅兵式中，中国新一代主战坦克首次公开亮相（如图）。在一次训练中，该坦克在一平直路段以20m/s的速度匀速行驶了1000m，在此过程中共消耗2.5kg柴油，若行驶过程中坦克受到的阻力为40000N。求此过程中：（已知 ，，当地大气压为1个标准大气压） (1)坦克发动机的效率； (2)若该坦克发动机所做额外功的35%的能量，全部被初温为40℃、质量为80kg的水吸收，水温可以升高到多少度。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）坦克匀速行驶，牵引力 有用功 柴油完全燃烧放热 发动机效率 （2）额外功 水吸收的热量 由   得 水温升高到 因1标准大气压下水的沸点为 ，故水温最终升高到。 题型3 提高热机效率的措施与能量流图 解题核心规律 （1）从能量流图分析各种损失的比例，损失越少效率越高； （2）提高效率的具体措施围绕“减少损失”展开：充分燃烧、隔热、润滑、余热回收； （3）注意区分“提高效率”与“增大功率”——效率是比例，功率是快慢。 活学活用 １．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。 ２．如图所示是中国自主知识产权的盾构机工作时的模拟场景，盾构机前端安装了刀盘（含刀片），刀盘旋转工作时会产生大量的热。盾构机工作过程中（     ） A．刀片含有的热量增大 B．能量的总量会一直减小 C．用水给刀片降温是因为水的比热容大 D．增大刀片旋转速度，可使其效率达到100% 【答案】C 【详解】A．热量是过程量，只能说“吸收/放出热量”，不能说“含有热量”，这个表述本身就是错误的，故A错误不符合题意； B．根据能量守恒定律，能量只会发生转化或转移，总量保持不变，不会一直减小，故B不符合题意； C．水的比热容大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同温度时能吸收更多的热量，降温效果好，适合用来冷却刀片，故C符合题意； D．任何机械在工作时都会有能量损耗（如克服摩擦、散热等），效率永远不可能达到100%，故D不符合题意。 故选C 。 ３．18世纪初到19世纪中叶，热机的出现和广泛使用促进了工业的迅速发展。常见的热机如汽车发动机、发电用的汽轮机、飞机上的航空发动机使用不同类型的燃料工作，它们利用燃料的效率也有所不同。 (1)下列汽油机工作的四个冲程中，属于机械能转化为内能的冲程是________，若该汽油机的燃气每秒对外做功20次，则该汽油机的飞轮转速为________r/min。 (2)在跨学科实践中，小华调查“家用燃料的变迁与合理使用”时发现，爷爷、奶奶小时候使用柴草作为家用燃料，爸爸妈妈小时候用煤炭、煤气，如今小华家使用天然气。使用天然气作为家用燃料，主要是因为天然气________（选填“比热容”、“热值”）较大。 (3)燃料在热机内，不完全燃烧时，它的热值是________（选填“不变”或“变小”），如图所示的内燃机能流图可以看出，它的能量损失所占的百分比是：废气内能35%，散热损失30%，机械损失5%，则内燃机的热机效率是________。已知汽油的热值约为J/kg，假设汽油机工作消耗5kg汽油（假设完全燃烧），可以用来做________J的机械功。 (4)（多选）下列措施不能提高热机效率的是：________（填序号） ①尽量使燃料充分燃烧；    ②尽量选用功率更大的发动机； ③尽量减少废气带走的热量；    ④尽量使用热值更高的燃料。 【答案】(1) 压缩冲程 2400 (2) 热值 (3) 不变 30% (4)②④ 【详解】（1）[1]汽油机工作的四个冲程中，压缩冲程是活塞压缩气体，将机械能转化为内能； [2]汽油机一个工作循环包括四个冲程，飞轮转两圈，对外做功一次。已知燃气每秒对外做功20次，则每秒飞轮转40圈，1分钟（60秒）飞轮转圈，即飞轮转速为2400 r/min。 （2）天然气作为家用燃料，主要是因为天然气的热值较大，相同质量的天然气完全燃烧放出的热量比其他燃料多。 （3）[1]热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料是否完全燃烧无关，所以燃料在热机内不完全燃烧时，它的热值不变； [2]热机效率 [3]5kg汽油完全燃烧放出的热量 根据热机效率公式，可得用来做机械功的能量 （4）① 尽量使燃料充分燃烧，可以提高燃料的利用率，从而提高热机效率； ② 功率是表示做功快慢的物理量，选用功率更大的发动机，与热机效率无关； ③ 尽量减少废气带走的热量，可减少能量损失，从而提高热机效率； ④ 热机效率是指热机所做的有用功与燃料完全燃烧放出的热量之比，使用热值更高的燃料，若不能充分利用，热机效率也不一定提高。 因此不能提高热机效率的是②④。 基础通关 1．（24-25九年级上·吉林松原·期中）植物油燃料是一种新型燃料，可用来替代传统燃料。它不易燃、不易爆、无烟无异味，在节能方面比传统燃料更胜一筹，进行同样的工作消耗的燃料更少，这是因为该燃料具有较大的（　　） A．热值 B．比热容 C．内能 D．质量 【答案】A 【详解】植物油燃料比传统燃料更节能，主要的原因是它具有较大的热值，完全燃烧相同质量的植物油和其它燃料时，植物油可以释放出更多的热量，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．（23-24九年级上·安徽合肥·阶段检测）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。 3．（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。 4．（24-25九年级上·福建南平·阶段检测）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。 5．（25-26九年级上·广东广州·阶段检测）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。 素养提升 6．（2026·江苏无锡·二模）如图所示，A、B、C三个实验装置完全相同，燃料质量都为10g，烧杯内液体的质量都相同。若比较不同燃料的热值应选择 ___________两个装置，当温度计的示数变化相同时，燃料剩下的越多，则燃料的热值 ___________（选填“越大”或“越小”）。若比较不同物质的吸热能力，当燃料燃烧相同时间，温度计示数变化越大的那杯液体吸热能力更 ___________（选填“强”或“弱”）。 【答案】 B、C 越大 弱 【详解】[1]若比较不同燃料的热值，应用质量相同的不同燃料加热相同物质，应选择B、C两个装置。 [2]当温度计的示数变化相同时，物质吸收的热量相同，燃料释放的热量相同，燃料剩下的越多，燃料燃烧的量越少，由得，燃料的热值越大。 [3]若比较不同物质的吸热能力，当燃料燃烧相同时间，物质吸收的热量相同，物质的质量相同，温度计示数变化越大的那杯液体吸热能力更弱。 7．（25-26九年级上·山东烟台·期中）（多选）由热值的计算公式可知，m是燃料的质量，Q是燃料完全燃烧放出的热量，下列说法不正确的是（　　） A．热值的大小与Q成正比，与m成反比 B．未燃烧的木柴没有热值 C．1kg煤炭燃烧放出的热量一定比1kg木柴燃烧放出的热量多 D．热值的大小与Q、m都无关，由燃料的种类决定 【答案】ABC 【详解】AD．热值是燃料的一种特性，其大小由燃料种类决定，与燃料完全燃烧放出的热量Q、质量m无关，故A错误，符合题意，D正确，不符合题意； B．热值是燃料本身的一种性质，与燃料是否燃烧、是否完全燃烧无关，未燃烧的木柴依然有热值，故B错误，符合题意； C．煤炭的热值大于木柴的热值，但燃料燃烧放出的热量不仅与热值有关，还与两种燃料的质量及燃烧情况有关。虽然两种燃料的质量都是1kg，但如果煤炭不完全燃烧，木柴完全燃烧，那么1kg煤炭燃烧放出的热量不一定比1kg木柴燃烧放出的热量多，故C错误，符合题意。 故选ABC。 8．（2026·广西南宁·一模）（多选）涡轴9“玉龙”是我国自主研发的航空涡轴发动机。空气进入压气机压缩后，再进入燃烧室与燃料混合，燃料燃烧产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动力。下列说法正确的是（　　） A．压气机压缩空气会使空气内能减少 B．空气和燃料混合能提高燃料的热值 C．高温高压气体推动涡轮是做功冲程 D．使燃料燃烧充分可提高发动机效率 【答案】CD 【详解】A．压气机压缩空气时，对空气做功，空气内能增加，故A错误； B．热值是燃料的固有属性，仅与燃料的种类有关，与燃料是否混合无关，故B错误； C．高温高压气体推动涡轮转动，是气体对外做功，将内能转化为机械能，此过程与内燃机的做功冲程能量转化相同，故C正确； D．发动机效率是有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值。使燃料燃烧更充分，意味着在消耗相同质量的燃料时，能将更多的化学能转化为内能，进而转化为更多的有用功，因此可以提高发动机的效率，故D正确。 故选CD。 9．（25-26九年级上·江西赣州·阶段检测）（多选）我们生活与生产的进步离不开强大的动力支持 自17世纪人类首次发明蒸汽机以来，为了不断提升效率，内燃机随之应运而生，而后电动机也被研发出来。下列理解不正确的是（    ） A．如果要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失 B．热机效率越高，热机做的有用功越多 C．随着科技的进步，热机效率可以100% D．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值 【答案】BCD 【详解】A．热机效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失，比如减少废气带走的热量、减少机械摩擦损失的能量等，故A正确，不符合题意； B．热机效率高，只能说明热机用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出能量的比例大，但热机做的有用功多少还与燃料完全燃烧放出的总能量有关。若燃料完全燃烧放出的总能量少，即使效率高，有用功也不一定多，故B错误，符合题意； C．由于热机在工作过程中，不可避免地会有能量损失，比如废气带走能量、机械摩擦消耗能量等，所以热机效率永远不可能达到100%，故C错误，符合题意； D．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。汽车尾气中“汽油味”越浓，说明燃料燃烧越不充分，但这不会改变燃料的热值，故D错误，符合题意。 故选BCD。 10．（2025·贵州铜仁·三模）（多选）为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更加强劲。下列有关说法正确的是（　　） A．尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全 B．若给该发动机安装消音器，是从传播过程中减弱了噪声 C．该款新型汽车的使用仍然会造成大气污染 D．该新型汽车发动机的热机效率可达100% 【答案】AC 【详解】A．尾气中“汽油味”明显降低，这说明汽油的燃烧率较高，燃烧的比较完全，故A正确； B．给该发动机安装消音器，是控制噪声的产生，是从声源处减弱了噪声，故B错误； C．该发动机的尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲，在做相同有用功时，消耗的燃料少，减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护，但仍会排放废气，造成大气污染，故C正确； D．汽车在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率一定小于100%，故D错误。 故选AC。 11．（25-26九年级上·海南·期中）据报道，山东烟台一家烤肉店使用玉米作为燃料引发热议。为此小明也存在疑惑，经过查阅资料了解到科学家已经开发出了“乙醇汽油”-即用玉米生产乙醇（酒精），然后按一定的比例与汽油混合，就得到了“乙醇汽油”，可以作为燃料使用，成了一种畅销能源。用10kg的该燃料加热500kg、的水，烧水灶具的效率为，求解下列问题：［，］ (1)10kg的该燃料完全燃烧放出的热量是多少？ (2)水吸收的热量是多少？ (3)水升高的温度是多少？ 【答案】(1) (2) (3)60℃ 【详解】（1）10kg的该燃料完全燃烧放出的热量为 （2）根据知，水吸收的热量为 （3）根据可得水升高的温度为 此时水的末温是 符合实际。故水升高的温度是60℃ 12．（2026·福建泉州·模拟预测）歼20是我们自主研制的第五代战斗机，在军事领域发挥着重要作用。歼-20在高空飞行时在恒定的水平推力F作用下，以720km/h的速度沿水平方向匀速航行30min，需要燃烧航空煤油3t。发动机做的功是。已知航空煤油的热值为，求： (1)歼-20在上述航行的距离； (2)歼-20发动机的热机效率。 【答案】(1)360km (2)48% 【详解】（1）歼-20在上述航行的距离 （2）煤油完全燃烧放出的热量 歼-20发动机的热机效率 13．（25-26九年级上·新疆喀什·期中）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，烧杯内液体的初温、质量都相同，请你解答下列问题： (1)比较不同物质比热容的实验、应选择__________两个装置（选填装置序号）和秒表来完成该实验，加热过程中，液体吸收热量的多少是通过比较__________（选填“液体升高温度的多少”或“加热时间的长短”）来判断的：我们把这种方法叫________； (2)比较不同燃料热值的实验，应选___________两个装置（选填装置序号），取少量燃料，使之完全燃烧后通过比较________来判断不同燃料热值的大小； (3)图丁是根据比较不同物质比热容的实验数据绘制的图像，若烧杯内的液体分别是水和食用油，则食用油的图像是__________（选填“A”或“B”），其比热容是__________J/(kg·℃)； [已知水的比热容为 ] (4)通过分析可知__________（选填“A”或“B”）液体更适合做汽车发动机的冷却液. 【答案】(1) 甲、丙 加热时间的长短 转换法 (2) 甲、乙 液体升高的温度 (3) A (4)B 【详解】（1）比较不同物质比热容，需要控制热源（燃料）相同，改变液体种类，因此选择甲、丙装置；相同热源相同时间放出热量相等，所以液体吸收热量的多少可以通过加热时间的长短判断；这种将不易观测的物理量转换为易观测物理量的方法叫转换法。 （2）比较不同燃料的热值，需要控制烧杯内液体的种类、质量相同，改变燃料种类，因此选择甲、乙装置；质量相同的燃料完全燃烧，热值越大放出热量越多，液体温度升高越大，因此通过比较液体升高的温度比较热值大小。 （3）水的比热容大于食用油，吸收相同热量（加热相同时间）时，比热容小的食用油升温更快，因此升温更快的A是食用油。由图丁可知：质量相同的两种液体，升高相同温度，A的加热时间是10min，B的加热时间是20min，说明A吸收的热量 根据可得 即 （4）比热容越大的物质，相同质量升高相同温度时吸收热量更多，冷却效果更好；B的比热容更大，因此B更适合做汽车发动机的冷却液。 迁移创新 14．（25-26九年级上·江苏南通·期中）阅读短文，回答问题 跨学科实践——设计太阳能储能系统 【任务要求】设计原理如图甲的储能系统，用来保障夜间供暖或供电。 【设计制作】 任务一：太阳能供暖储能系统。由集热、蓄热和供暖组成，工作过程如图乙。白天集热板接收太阳能，经热交换器使蓄水箱水温升高并供暖；集热板不供热时，蓄水箱与热交换器间阀门关闭。冬日晴天，满足用户全天取暖的同时，富余内能储于蓄水箱供夜间供热。 任务二：太阳能供电储能系统。如图丙是蓄水储能系统，白天自动阀门关闭，抽水机将水从低位水槽抽到高位水槽，到设定水位时抽水机停止工作；夜间自动阀门开启，水流推动发电机工作，将机械能转化为电能供用户使用。 (1)图甲中，A、B、C三处表示的时段分别是（      ） A．白天、晚上、白天 B．白天、白天、晚上 C．晚上、晚上、白天 D．晚上、白天、白天 (2)储能的方式很多，如蓄水箱储能、蓄电池储能等，蓄水箱中水内能的增加是通过______方式实现的；白天蓄电池相当于电路中的____（选“电源”或“用电器”）。 (3)同学们收集到某蓄水储能系统的数据如下表所示，不计集热板到蓄水箱之间的管道、热交换器的热损失。[水的比热容为 4.2×103J/（kg•℃），水的密度为 1.0×103kg/m3] 太阳辐射能量 集热板面积 蓄水箱全天持续供暖输出能量 3×106J/（h•m2） 4m2 1.74×107J 若每天光照时间为 10 小时，集热板的光热转化效率为 60%，则集热板中的水将获得内能_______J；这些内能的一部分通过蓄水箱对用户全天持续供暖，另一部分则能使蓄水箱内的水温最终升高 10℃；分析计算该蓄水箱中水的质量为_______kg。 (4)同学们在老师指导下按图丙制作了小型水力发电储能系统，该储能系统的设计要求是综合效率（输出电能与输入电能之比）达到 70%；已知高位水槽距发电机 3.6m，水槽中 100kg水冲击发电机可发电 2.88×103J，此过程发电效率为_________%，实测到抽水机的效率为 80%，试判断该储能系统是否达到设计要求：__________。（选填“是”或“否”） (5)当高位水槽中水面升高到设定位置，电路中电流增大到一定值时，自动开关控制阀门关闭，抽水机停止工作。为满足设计要求，请将丁图的电路补充完整。_____ 【答案】(1)A (2) 热传递 用电器 (3) 7.2×107 1.3×103 (4) 80 否 (5) 【详解】（1）根据题意白天太阳能用户把多余的能量储存起来，晚上用太阳能储存的能量供用户使用，因此A、B、C对应的是白天、晚上、白天，故选A。 （2）[1][2]蓄水箱中内能的增加的通过能量从温度高处转移到温度低处，所以蓄水箱中水内能的增加是通过热传递的方式实现的。白天蓄电池消耗的电能转化为化学能，故白天蓄电池相当于电路中的用电器。 （3）集热板10h获得的能量 集热板中的水将获得内能 使蓄水箱中的水温最终升高10℃的能量 使蓄水箱中的水温最终升高10℃的热量，水的质量 （4）[1]发电机的发电效率 [2]抽水机消耗的电能为 实际综合效率，故不满足设计要求。 （5）当高位水槽中水面升高到设定位置，电路中电流增大到一定值，水位高时滑动变阻器接入的电阻变小。R下端应接入电路中，据此作图。 第 1 页 共 9 页 学科网（北京）股份有限公司 $第3节 热机的效率 课时目标 课标要点 1.知道热机效率的定义,理解热机效率是衡量热机性能的重要指标; 2.能运用热机效率公式进行简单计算,明确有用功与燃料完全燃烧放热的关系; 3.了解燃料的热值及其物理意义,能应用Q放=mq计算燃料燃烧放出的热量; 4.知道提高热机效率的主要途径,能结合生活实例说明节能措施。 重难点 重点:热机效率的概念及计算公式;燃料热值的理解与应用;热机效率的计算。 难点:区分热机效率与热值概念;综合运用热值公式和效率公式解决实际问题;分析热机效率提高的途径。 知识点1 燃料的热值 1.燃料 (1)种类:固体燃料有木柴、煤炭 等;液体燃料有汽油 、柴油、酒精灯;气体燃料有煤气、天然气 等。 (2)能量转化:在燃烧过程中,燃料的化学 能转化为内 能。 2. 燃料的热值 (1)定义:某种燃料完全燃烧 放出的热量与其质量之比,叫作这种燃料的热值。 (2)公式:q=(固体、液体燃料) q= (气体燃料) (3)单位:J/kg;气体燃料热值常用单位:J/m 。 (4)物理意义:表示单位质量(或体积)的燃料完全燃烧放出的热量。 汽油的热值为4.6 107J/kg, 表示: 1kg木炭完全燃烧时放出的热量是3.4 107J 。 (5)特性:热值反映燃料燃烧时放热本领的大小。 燃料的热值是燃料的一种特性。其与燃料的种类 有关, 而与燃料的质量、 体积、 是否完全燃烧以及燃料的状态( 固态、 液态或气态) 无关。 ①表中热值最大的是 氢 ,热值1.4 108J/kg ,热值最小的是干木柴 ,热值1.2 107J/kg 。 ②火箭上用液态氢作燃料是因为氢的热值大 。 ③热值是燃料的一种属性,不同的燃料有不同 的热值(选填“相同”或“不同”)。 【特别提醒】 热值是燃料本身的属性,不因燃烧是否充分而改变;计算放热时必须用“完全燃烧”的热值,但实际燃烧往往不充分,实际放热小于理论值。 随学随练 1.我国探索太空的火箭一般使用液氢作为燃料,主要是因为液氢( ) A.密度大 B.热值大 C.沸点低 D.比热容大 2.(多选)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.一瓶酒精用去三分之一,剩余酒精的热值不变 3.(多选)如图所示,利用甲、乙、丙三个装置进行探究“不同物质的吸热能力”和“不同燃料的热值”两个实验,下列说法中正确的是( ) A.为了研究“不同燃料的热值”,利用甲、丙图装置进行实验 B.甲、乙和丙三个装置中,被加热液体和液体的质量都要相同 C.不同物质吸热的多少是通过温度计示数的变化来反映的 D.两个探究实验中都用到了控制变量法和转换法 知识点2 热效率(炉子、燃气灶的热效率)率) 煤气不能完全燃烧,损失了一部分能量;装水的 容器 吸收了一部分能量;煤气灶 本身也会吸收一部分能量;高温的 烟气 带走了一部分能量; 还有一部分能量直接散失掉了。水吸收的热量只占煤气完全燃烧放出热量的 一部分 ,只有水吸收的热量才是被有效利用的。 1.定义:吸收的能量占燃料完全燃烧放出能量的比值。 2.提高锅炉中燃料热效率的方法: 把煤磨成煤粉,增大与氧气的接触面积;把空气吹进炉膛增大送氧量。 随学随练 1.(多选)如图所示是厨房用的高压锅在工作时的场景