14.4 跨学科：热机效率和环境保护（高效培优·讲义）物理新教材沪科版九年级全一册

本讲义聚焦初中物理“热机效率和环境保护”核心内容，系统梳理燃料热值（定义、计算及特性）、热机效率（定义、能量损失与提升途径）、热机与环境保护（污染影响及措施）的知识脉络，构建从能量转化到实际应用的完整学习支架。 该资料以跨学科视角整合内容，通过“目标清单-精研-避坑-真题”路径设计，结合氢能自行车、敦煌光热电站等实例，培养学生能量观念与科学推理能力，渗透环保责任。课中助教师突破热值特性、效率计算等易错点，课后三阶练习助学生查漏补缺，强化知识应用。

第14.4节 跨学科：热机效率和环境保护 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 燃料的热值 考点02 热机效率 考点03 热机与环境保护 03 避坑指南·解题通法 角度01 燃料热值的理解与计算 角度02 热机效率的辨析与计算 角度03 热机效率提升与环境保护的关联 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1. 理解燃料热值的定义，掌握热值的单位、物理意义，能进行热值相关计算。 2. 知道热机效率的定义，理解热机效率不能达到100%的原因，掌握热机效率的计算方法。 3. 了解提高热机效率的主要途径，认识热机使用对环境的影响，知晓环境保护的相关措施。 4. 结合能量守恒定律，理解热机能量损失的形式，树立节能、环保的意识。 5. 能结合生活实例，分析燃料热值、热机效率的实际应用，解决相关基础题型。 1. 结合生活中燃料燃烧的实例，通过对比不同燃料的放热情况，理解热值的物理意义，牢记热值公式及单位。 2. 通过分析热机能量走向示意图，梳理能量损失的途径，理解热机效率的定义，总结效率计算的核心方法。 3. 采用归纳法，整理提高热机效率的措施，结合生活中的环保案例，建立效率提升与环境保护的关联。 4. 依托能量守恒定律，分析“永动机”不可实现的原因，强化对热机能量转化规律的理解。 5. 结合典型例题和生活实例，突破热值计算、热机效率辨析等易错点，规范解题步骤。 考点01 燃料的热值 烧水做饭、火力发电、直入苍穹的火箭等都离不开燃料。从人类学会用火至今，人们使用的能量绝大部分还是通过燃料的燃烧获得的，燃料燃烧的过程本质上是将燃料的化学能转化为内能的过程。生活中常见的燃料有煤、石油、天然气、干木柴、酒精等，不同燃料燃烧时释放的热量存在明显差异。 1. 定义：人们把某种燃料完全燃烧释放的热量与所用燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值，用字母 q 表示。对于气体燃料，热值也可定义为在标准状态下，某种气体燃料完全燃烧放出的热量与所用该种气体燃料的体积之比。； 2.公式：（固体或液体）、（气体）； 3. 单位：固体、液体燃料（J/kg），气体燃料（J/m³）； 4. 物理意义：表示单位质量（或体积）的燃料完全燃烧时放出热量的多少； 5. 理解： （1）燃料燃烧的能量转化：化学能→内能； （2）“完全燃烧”是热值定义的关键条件，指燃料中的化学能全部转化为内能，没有残留未燃烧的物质，只有在完全燃烧的前提下，计算得出的热值才是该燃料的标准热值； （3）热值是燃料的特性，只与燃料种类有关，与燃料质量、燃烧程度无关； 6. 常见燃料的热值 燃料 热值 q/（J·kg⁻¹） 燃料 热值 q/（J·kg⁻¹） 干木柴 1.2×10⁷ 酒精 3.0×10⁷ 焦炭 3.0×10⁷ 柴油 4.3×10⁷ 木炭 3.4×10⁷ 汽油 4.6×10⁷ 氢 1.4×10⁸ 煤油 4.6×10⁷ 7. 热值的相关计算 根据热值的定义，可推导出燃料完全燃烧放出热量的计算公式： 对于固体和液体燃料：，其中 Q放表示燃料完全燃烧放出的热量（单位：J），m 表示燃料的质量（单位：kg），q 表示燃料的热值（单位：J/kg）。 对于气体燃料：，其中 V 表示气体燃料的体积（单位：m³），q 表示气体燃料的热值（单位：J/m³）。 【深化点拨】 理解热值需牢牢抓住“固有属性”这一核心，无论燃料的质量多少、是否燃烧、燃烧是否充分，热值都不会改变，这是判断热值相关正误题的关键。计算时务必注意燃料状态，固体和液体用，气体用，同时要确认题目是否提及“完全燃烧”，若未完全燃烧，实际放热量需结合燃烧效率进一步计算，不可直接套用热值公式。 1．（24-25九年级上·云南红河·期末）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 2．（2025·江苏镇江·二模）如图是实验室探究“不同物质吸热能力”和“比较热值大小”的实验装置（   ） A．探究不同物质的吸热能力，甲、乙燃料质量相同 B．温度计升高的量都能反映吸收热量多少 C．若比较热值大小，液体1和液体2是不同种液体 D．两个实验液体1和液体2的质量都必须相同 3．（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。 考点02 热机效率 热机工作时，燃料的化学能先转化为内能，再通过气体膨胀做功转化为机械能，但这个过程中能量并不能完全转化为有用功，有很大一部分能量在工作过程中损耗掉了，这就涉及到热机效率的问题。 1. 定义：热机做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量之比； 2. 计算公式：； 其中 W有表示热机对外做的有用功（单位：J），Q放表示燃料完全燃烧放出的热量（单位：J） 3.热机效率总小于100%，，是衡量热机性能的重要指标，效率越高，说明热机对燃料能量的利用率越高，能源浪费越少；目前汽油机的效率约为20%~30%，柴油机的效率约为30%~45%。 4. 热机能量损失的主要途径 结合热机燃料能量走向示意图，热机工作过程中的能量损失主要有以下几方面： （1）燃料未完全燃烧：由于燃烧条件限制，燃料无法完全燃烧，部分化学能未转化为内能，残留的未燃烧物质带走一部分能量。例如，内燃机中汽油或柴油燃烧不充分，会产生一氧化碳等有害气体，同时损失部分能量。 （2）废气排出带走能量：热机工作时，燃烧后的废气温度较高，会带走大量的内能，这是热机能量损失的主要途径之一。例如，汽车排气管排出的废气温度可达几百摄氏度，携带了大量未被利用的能量。 （3）克服摩擦消耗能量：热机内部的活塞、曲轴等部件之间存在摩擦，克服摩擦做功会将一部分机械能转化为内能，造成能量损失。 （4）机械传热损失能量：热机的气缸、外壳等部件会通过热传递的方式，将内能传递到周围环境中，导致能量损失。 5. 提高热机效率的主要途径 为了合理利用能源，减少浪费，人们一直在努力提高热机效率，主要措施有： （1）减少燃烧过程中的热量损失：使燃料充分燃烧，例如内燃机要掌握火花塞点火或喷油嘴喷油的最佳时间，保证燃料与空气充分混合；蒸汽类热机将煤研磨成粉状，用风吹入锅炉内燃烧，增大燃料与空气的接触面积，提高燃烧效率。 （2）减小摩擦损失：尽量简化机械传动部分，选用优良的润滑材料，减少部件之间的摩擦，降低机械能转化为内能的损耗。 （3）减少传热损失：对热机的气缸、外壳等部件进行保温处理，减少内能通过热传递散失到周围环境中。 （4）回收利用废气能量：利用废气的内能预热吸入的空气或燃料，提高进入气缸内气体的温度，减少燃料燃烧时消耗的能量，提高能量利用率。 6. 能量守恒定律与“永动机” （1）能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而能的总量保持不变。 （2）有人曾设想制造一种不需要消耗能量就可以不断对外做功的机器，即“永动机”。 （3）热机工作时，能量的转化和转移遵循能量守恒定律，无法创造能量，也无法避免能量损失，因此“永动机”永远不可能制成。 【深化点拨】 热机效率的核心是“有用功与燃料完全燃烧放热量的比值”，而非机械能与内能的比值，这是易混淆点。效率总小于100%，根源在于四类不可避免的能量损失，其中废气带走的能量是主要损失途径。提高效率的措施需对应能量损失途径，比如使燃料充分燃烧对应减少燃料未完全燃烧的损失，减小摩擦对应减少克服摩擦的能量损失，要注意区分“提高效率”与“增加放热量”，增加燃料质量只能增加放热量，无法提高效率。 1．（25-26九年级上·贵州贵阳·期末）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 2．（25-26九年级上·四川成都·期末）关于热机，下列说法错误的是（　　） A．热机的效率不可以达到100% B．在做功冲程中，内燃机将内能转化为机械能 C．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大 D．冬天燃油汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措可以间接提高热机效率 3．（25-26九年级下·山东泰安·期中）如图所示是我国建造的全球聚光面积最大的敦煌熔盐塔式光热电站，在满足光照条件下，每天可使该电站的6000t熔盐温度上升400℃。高温的熔盐通过蒸汽发生器产生蒸汽推动汽轮机发电，日发电量W=6.48×1011J。已知c熔盐=1.5×103J/（kg·℃），求： (1)6000t熔盐每天吸收的热量； (2)该光热电站的热电转换效率。 4．（2025九年级上·江西抚州·学业考试）小斌为了测量爷爷家的柴火灶的热效率，他在柴火灶的铁锅里倒入3kg水。将锅盖盖上后，完全燃烧了0.5kg干木柴使水温从升高到。（水的比热容是，这种干木柴的热值是）求： (1)水吸收的热量； (2)柴火灶的热效率； (3)目前柴火灶的加热效率比较低，为了提高加热效率，请您给出两条合理的建议。 考点03 热机与环境保护 1. 热机对环境的主要影响 （1）大气污染：现代工业大量燃烧煤炭、石油和天然气等化石燃料，热机工作时排放的烟尘会使大气变得十分浑浊，降低空气质量；燃料燃烧过程中释放的二氧化硫、氮氧化合物等有害气体，会与空气中的水蒸气结合，形成酸雨，酸雨会危害植物生长、腐蚀建筑物、污染土壤和水源，对生态环境造成严重破坏。此外，汽车尾气中还含有一氧化碳、碳氢化合物等有害气体，会直接危害人体健康。 （2）噪声污染：热机工作时，发动机的运转、排气等过程会产生较大的噪声，长期处于噪声环境中，会影响人们的听力和身心健康，干扰正常的生活和工作。 2. 环境保护的相关措施 为了减少热机使用对环境的污染，实现人与自然和谐共生，世界各国和相关领域的科学家采取了一系列措施： （1）优化燃料结构：减少煤炭、石油等传统化石燃料的使用，推广使用天然气、氢气等清洁能源，发展太阳能、风能、水能等可再生能源，从源头减少污染物的排放。 （2）改进热机技术：研发和推广高效、低污染的热机，改进尾气处理技术，安装尾气净化装置，将有害气体转化为无害物质后再排放。 （3）加强环境管理：制定严格的环保法规，限制污染物的排放总量，加强对工业企业、交通运输等领域的环境监管，加大对污染行为的处罚力度。 （4）加强生态建设：大力植树造林，增加植被覆盖率，利用植物的光合作用吸收二氧化碳，净化空气，改善生态环境。 3. 我国的绿色发展举措 我国坚持走绿色、低碳、可持续发展道路，在应对全球气候变化、保护环境方面作出了积极贡献。1992年，我国签署了《联合国气候变化框架公约》，积极履行公约义务；近年来，我国大力发展新能源产业，推进碳达峰、碳中和目标的实现，加强大气、水、土壤污染防治，持续改善生态环境质量，让天更蓝、山更绿、水更清。 【深化点拨】 热机对环境的影响主要体现在大气污染和噪声污染，其中大气污染的核心危害是酸雨的形成，需明确酸雨是由二氧化硫、氮氧化合物等有害气体与水蒸气结合形成的。环保措施需区分“源头减排”和“末端治理”，优化燃料结构、使用清洁能源属于源头减排，安装尾气净化装置属于末端治理。同时要明确，提高热机效率与环保密切相关，提高效率可减少燃料消耗，进而减少污染物排放，实现节能与环保的统一，这也是践行绿色发展理念的重要体现。 1．（25-26九年级上·吉林四平·期中）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100% C．热机的大量使用会造成环境污染 D．汽油机的吸气冲程吸入的是空气 2．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）随着科技发展，人们已经开始将氢能作为一种新能源加以利用。已知氢燃料的热值为，如果一辆汽车平均每月消耗氢燃料30kg，这些氢燃料完全燃烧释放的热量为________J，氢气燃烧时________（选填会或不会）污染周围环境 角度01 燃料热值的理解与计算 1. 易错点梳理 （1）热值特性混淆：误认为燃料燃烧越充分，热值越大；或燃料质量越大，热值越大，忽略热值是燃料的固有属性。 （2）公式应用错误：将气体燃料的热值公式与固体/液体燃料的公式混淆，未注意单位差异（J/kg 与 J/m³）。 （3）忽略“完全燃烧”条件：直接用热值公式计算未完全燃烧燃料的放热量，导致计算结果偏大。 2. 解题通法 （1）热值特性判断：牢记“热值只与燃料种类有关，与其他因素无关”，无论燃料是否燃烧、燃烧是否充分、质量大小，其热值均不变。例如，1kg 汽油和0.5kg 汽油的热值相同，均为4.6×10⁷ J/kg。 （2）公式选择与应用：首先判断燃料状态（固体/液体、气体），选择对应的公式；其次统一单位，质量单位用 kg，体积单位用 m³，热值单位与公式对应；最后代入数据计算，注意结果的单位。 （3）“完全燃烧”条件分析：若题目中明确燃料“完全燃烧”，可直接用热值公式计算；若燃料“未完全燃烧”，则实际放热量小于 Q放=mq（或 Vq），需结合题目给出的燃烧效率进一步计算。 1．（25-26八年级下·山东济南·期末）如图所示是“长征二号F遥十三运载火箭”发射神舟十三号载人飞船时的情景。长征二号F运载火箭加注液氢作为燃料，主要是因为液氢的热值高，以下四个选项中说法正确的是（     ） A．液氢在加注运载火箭之前，热值较小 B．液氢在加注运载火箭之后，热值减小 C．液氢燃烧时，质量逐渐减小，热值减小 D．液氢燃烧时，质量逐渐减小，热值不变 2．（25-26八年级下·河北张家口·期末）用天然气加热质量为2kg的水，使其温度升高80℃，水吸收的热量为___________J；若不考虑热量损失，则至少需要消耗___________kg的天然气。[水的比热容为，天然气的热值为] 3．（25-26九年级上·陕西榆林·阶段检测）定边炉馍是陕北定边县的传统特色美食，制作时需将面团放在铁锅中小火烘烤，面饼在受热过程中慢慢变得金黄酥脆。若烘烤定边炉馍时，将0.5kg的面饼从25℃加热至185℃，过程中消耗0.05kg的无烟煤。求：[面饼的比热容取，无烟煤的热值] (1)面饼需要吸收多少热量？ (2)0.05kg无烟煤完全燃烧放出多少热量？ 角度02 热机效率的辨析与计算 1. 易错点梳理 （1）效率定义误解：误将热机效率理解为“机械能与内能的比值”，忽略“燃料完全燃烧放热量”这一核心参照量。 （2）计算错误：未先计算燃料完全燃烧放热量，直接用有用功与燃料质量、体积的比值计算效率；或单位不统一，导致计算结果错误。 （3）效率提升措施判断错误：误认为“提高燃料热值”“增加燃料质量”能提高热机效率，忽略热值是固有属性，增加燃料质量只会增加放热量，不会提高效率。 2. 解题通法 （1）效率定义辨析：牢记热机效率的定义，明确分子是“有用功”，分母是“燃料完全燃烧放出的热量”，效率反映的是燃料能量的利用率，与燃料热值、质量无关。 （2）效率计算步骤：第一步，根据燃料状态和热值，用 Q放=mq（或 Vq）计算燃料完全燃烧放出的热量；第二步，明确热机对外做的有用功（题目中通常直接给出或通过 W=Fs、W=Pt 计算）；第三步，代入效率公式计算，注意结果用百分数表示，且小于100%。 （3）效率提升措施判断：判断某一措施是否能提高热机效率，关键看其是否能减少能量损失（如燃料未完全燃烧、摩擦、传热、废气带走能量）。例如，使燃料充分燃烧、减小摩擦能减少能量损失，可提高效率；提高燃料热值、增加燃料质量，无法减少能量损失，不能提高效率。 4．（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 5．（25-26八年级下·重庆·期末）中国南海海底探明有大量的“可燃冰”，同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量能达到煤气的10倍，说明“可燃冰”的__________（选填“热值”或“比热容”）很大。1kg“可燃冰”完全燃烧放出热量的45%，在1个标准大气压下被500kg、20oC的水吸收，则水温将升高__________℃。（，） 6．（2026·山西阳泉·三模）天然气进村入户，可减少二氧化碳的排放，推广使用有助于改善空气质量。小亮将容积为5L烧水壶装满水放在燃气灶上，在标准大气压下，将初温为20℃的水加热至沸腾，消耗的天然气为。已知天然气的热值取，水的比热容，水的密度为。求： (1)水吸收的热量； (2)天然气完全燃烧放出的热量； (3)若汽车使用这些天然气作为燃料，这辆汽车在水平路面上匀速直线行驶了1km，行驶过程中所受阻力为1600N。汽车行驶过程中的效率。 7．（2026·广东揭阳·三模）某工地一台质量为8000 kg的推土机，它与地面接触的总面积为4 m2，推土机在水平的地面上匀速直线行驶10 min，消耗柴油6 kg，此过程中发动机功率为172 kW。（g取10N/kg，），求： (1)推土机静止在水平地面时，对地面的压强是多少？ (2)在水平的地面上匀速直线行驶过程中，发动机做的功是多少？ (3)推土机匀速行驶时，发动机的效率是多少？ 角度03 热机效率提升与环境保护的关联 1. 易错点梳理 （1）关联误解：误认为提高热机效率与环境保护无关，忽略减少燃料消耗可减少污染物排放的关联。 （2）措施混淆：将“安装尾气净化装置”（环保措施）与“减小摩擦”（效率提升措施）混淆，无法区分两者的核心作用。 （3）理念误解：误认为“使用清洁能源”只是环保措施，忽略其同时能提高燃料利用率、减少能量损失的作用。 2. 解题通法 （1）明确关联逻辑：提高热机效率→减少燃料消耗→减少化石燃料燃烧→减少烟尘、有害气体排放→减轻大气污染，实现节能与环保的统一。例如，柴油机效率高于汽油机，使用柴油机可减少燃料消耗，降低污染物排放。 （2）区分措施类型：效率提升措施（如使燃料充分燃烧、减小摩擦、回收废气能量）的核心是“减少能量损失，提高燃料利用率”；环保措施（如安装尾气净化装置、使用清洁能源、植树造林）的核心是“减少污染物排放，改善环境质量”。部分措施兼具两种作用，如使用氢气作为燃料，既提高了燃料利用率（热值大），又减少了污染物排放（燃烧产物只有水）。 （3）结合实例分析：结合生活中的环保案例（如新能源汽车、“煤改气”工程），分析其背后的原理，理解绿色发展理念的实际应用。例如，新能源汽车采用电能作为动力，替代传统燃油发动机，既减少了燃料消耗，又杜绝了尾气排放，实现了环保与节能。 8．（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 9．（25-26九年级上·河北唐山·期末）下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（　　） A．热机的效率能达到100% B．热机的大量使用不会造成环境污染 C．使用热值更高的燃料，可以有效提高热机的效率 D．改进热机性能，可以有效利用资源，减少排放污染 10．（25-26九年级上·福建宁德·期中）关于热机和能量守恒定律，下列说法正确的是（    ） A．热机效率越高，在做功同样多的情况下消耗能量越多 B．热机排出的尾气、产生的噪声会对环境造成污染 C．汽油机上安装一个笨重的飞轮，是为了提高它的效率 D．随着技术发展，热机的效率可以达到100% 【例1】（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 【变式1-1】（2025·四川雅安·中考真题）我国在太原卫星发射中心使用长征六号运载火箭成功发射了千帆极轨06组卫星，标志着我国在航天领域不断攀登新高峰。火箭喷出高温燃气获得动力升空的过程与图中_____________（选填“甲”或“乙”）的能量转化相同；航天器发动机用液态氢作燃料，这是因为氢的_____________（选填“热值”或“比热容”）大。 【变式1-2】（2026·甘肃武威·中考真题）张雪机车创造了中国摩托车制造商在WSBK赛事中的历史性突破。该机车大量使用密度较小的碳纤维材料，有助于_________（选填“增大”或“减小”）机车惯性；比赛过程中，油箱内的汽油用去一半，剩余汽油的热值将__________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【变式1-3】（2026·新疆·中考真题）我国古代著作《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的百科全书。 (1)书中记录了釜的铸造。将铁水注入模具中凝固成釜，铁水凝固过程中_____________（选填“吸收”或“放出”）热量，但温度不变，说明铁是_____________（选填“晶体”或“非晶体”）。铸釜过程中使用鼓风设备提高燃料的利用率时，_____________（选填“能”或“不能”）提高燃料的热值。 (2)如图所示是书中记录的没水采珠的场景。采珠人下潜过程中相对于采珠船是_____________（选填“运动”或“静止”）的，潜入海中的深度越深，采珠人受到海水的压强_____________（选填“越大”或“越小”），到达海底时采珠人_____________（选填“具有”或“不具有”）惯性。 【例2】（2026·重庆·中考真题）神舟二十三号载人飞船于5月24日成功发射，如图所示。运载火箭使用的推进剂中含有热值为4.2×107J/kg的偏二甲肼燃料，完全燃烧1×105kg的这种燃料可以释放______J的热量。飞船与空间站“天和核心舱”对接成功后，飞船相对于核心舱是______的。 【变式2-1】（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？ 【变式2-2】（2026·江苏苏州·中考真题）小区使用管道天然气为住户供气，所用天然气热值为。某天，小明家利用燃气热水器将20kg的水从20℃加热40℃，热水器的加热效率为80%。已知水的比热容。求： (1)水升温吸收的热量。 (2)消耗的天然气体积。 【变式2-3】（2026·四川达州·中考真题）如图所示，在热机的原理实验中，完全燃烧的酒精可放出________的热量；加热过程中观察到风车慢慢转动，其能量转化方式与内燃机的________冲程类似。（） 【例3】（2026·山西·中考真题）逢路快跑、遇水“滑行”。图甲是水陆两栖救援车实战演习的场景，该车满载时总质量为。（取，河水密度取，柴油热值取） (1)若以图乙中的长方形表示救援车，在图中画出它静止在水平地面时受力示意图。 (2)救援车满载时静止在水平地面，若车轮接地总面积为，求救援车对地面压强。 (3)求救援车满载漂浮在河水中时，排开河水的体积。 (4)救援车在河水中匀速直线航行时，若前进的动力为，行驶消耗柴油，求救援车柴油机的效率。 【变式3-1】（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3-2】（2026·天津·中考真题）（多选）一辆燃油汽车以的速度匀速行驶时发动机的输出功率为，若其行驶了，消耗燃油，已知燃油密度为，热值为。则（     ） A．汽车的牵引力为 B．汽车的牵引力为 C．发动机的效率为 D．发动机的效率为 【变式3-3】（2026·湖北·中考真题）现存于湖北省博物馆的曾侯乙铜鉴缶（图甲）被誉为我国最早的保温箱和冰箱，冬天在外层鉴腹内装入热水，可让内层铜缶内的酒升温，夏天则装入冰块让酒降温。为研究其温酒的热效率，在内外两个金属容器中分别加入酒和适量热水（图乙），记录它们的温度随时间变化情况（图丙）。[] (1)水的内能__________（填变化趋势），酒吸收的热量__________。 (2)水放出的热量，热效率__________%，热效率不能达到100%是因为____________________。 (3)夏天给酒降温，若铜鉴缶的外壁出现水珠，这是__________现象（填物态变化名称）。 ⚡基础速刷 1．（25-26九年级上·山东临沂·期中）在纪念抗战胜利阅兵式上，国产新型战机“歼-35”挂弹受阅。现场解说提到：“该机携带的航空煤油具有较高热值，可保障战机长时飞行。”航空煤油（     ） A．含有的热量多 B．燃烧越充分热值越大 C．剩余部分的热值不变 D．燃烧产生的热量多 2．（2026·北京昌平·二模）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 3．（25-26九年级上·河北石家庄·期末）现代建筑房屋时为了减少房屋热量散失，最合理的措施是（     ） A．增加窗户数量 B．使用热导率高的材料 C．减少室内外温差 D．在外墙加装聚苯隔热板 4．（2026·湖北宜昌·一模）世界首台650℃高效超临界燃煤发电机组于2025年11月8日在浙江华能玉环电厂开工，项目建成后将刷新世界范围内火电机组最高参数、最低煤耗记录，大幅提升煤电清洁高效利用水平。这台机组的蒸汽温度可达到650℃，压强35兆帕，煤炭燃烧更充分、效率更高，单位发电量产生的硫化物、氮氧化物等污染物排放也同步降低。下列关于该机组工作过程的描述，正确的是（　　） A．煤炭燃烧时，其化学能转化为内能 B．煤炭燃烧越充分，其热值越大 C．机组效率高，主要是因为煤炭燃烧放出的热量更多 D．蒸汽推动汽轮机转动，将内能全部转化为机械能 5．（2026·湖南长沙·模拟预测）关于热机效率，以下说法中正确的是（    ） A．在做功同样多的情况下，消耗的燃料越多，热机的效率越高 B．热机效率越高，热机做的有用功就一定越多 C．新能源汽车发动机的效率可以达到100% D．消耗的燃料相同时，热机做的有用功越多，热机的效率越高 6．（2026·宁夏银川·二模）2026年4月14日，我国力箭一号遥十二运载火箭成功发射。火箭工作时，完全燃烧9 kg固态燃料，若燃料热值（），则这些燃料完全燃烧放出的热量为___________J。 7．（2026·广东汕尾·二模）火箭发射台下的水池内需注入大量的水用来吸热降温，这是利用了水的___________大的特性；火箭采用液氢作为燃料，燃料燃烧时将___________能转化为内能，随着燃料的减少，其燃料的热值___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 8．（2025·河北沧州·模拟预测）白洋淀是华北平原上最大的淡水湖泊，对维持生物多样性和调节气候起到了重要作用。广阔的湖水能调节周边的气温，这是由于水具有较大的______；实践小组取5kg湖水进行加热，水温从升高了，水吸收的热量相当于完全燃烧______g酒精放出的热量。 9．（2026·福建南平·二模）暑假期间，小闽一家从景德镇自驾前往建阳，参观考亭书院，感受深厚的朱子文化底蕴。全程行车里程约为360km，驾车前往大约需要4h。（汽油的热值q取）求： (1)汽车的平均速度； (2)汽车全程消耗汽油20kg，求汽油完全燃烧放出的热量Q； (3)若汽车发动机全程的平均功率为25kW，求汽车发动机的效率。 10．（2026·安徽·二模）如图是我国自主研发的一种大型、多用途运输机。若该运输机在高空中飞行时受到的水平推力恒为1.8×105N，某次沿水平方向匀速航行了1500km的过程中，燃烧航空煤油13.5t。航空煤油的热值为，求： (1)13.5t航空煤油完全燃烧放出的热量； (2)运输机发动机做的有用功； (3)运输机发动机的热机效率。 🚀能力跃升 11．（25-26九年级上·甘肃定西·阶段检测）下列关于热值和热机效率的说法正确的是（     ） A．一瓶酒精用去一半，酒精的热值减小一半 B．使燃料充分燃烧，可以增大燃料的热值 C．消耗燃料的质量越大，热机效率越高 D．热机效率不可能达到100% 12．（25-26九年级上·广东茂名·期中）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 13．（2026·新疆乌鲁木齐·一模）如图所示，建设一个光热电站，其设计要求：汽轮机发电系统需要输入热功率至少达到才能并网发电。已知镜场反射效率为55%，吸热器吸收效率为85%，储热系统热损失率为10%（即90%的热量能进入蒸汽发生器）。若太阳辐射强度为，要维持发电机组正常运行，所需镜板的最小总采光面积约为（     ） A． B． C． D． 14．（2025·四川成都·一模）如图甲、乙两烧杯中，分别装有3kg水和2kg煤油，并用相同的酒精灯加热，用测得的数据绘制了温度随时间变化的图像，则下列说法中正确的是（不计热损失，气压为标准大气压，、、）（     ） A．甲烧杯中的水每分钟吸收热量为 B．如将甲液体加热至沸腾，至少完全燃烧酒精336g C．加热相同时间，甲乙烧杯中的液体吸收热量之比为3∶2 D．加热相同时间，甲乙烧杯中的液体升高温度之比为1∶3 15．（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% 16．（25-26九年级上·广东清远·期中）如图所示为《天工开物》中提到我国古代用于淬火工艺的燃料以炭为主，工人将烧红的铁器迅速放入、20℃的水中冷却，最终使水的温度上升了10℃，水吸收了______________J热量（不计热量散失）；若使用木炭燃烧加热铁器，其完全燃烧放出的热量为______________J；剩余木炭热值等于______________。（木炭热值：） 17．（2025·新疆伊犁·模拟预测）神舟十九号载人飞船搭载长征二号F遥十九运载火箭成功发射，航天员乘组在轨期间圆满完成三次出舱活动。 (1)运载火箭使用的燃料“偏二甲肼”在常温下是液态，其熔点为______（填“”或“57”）℃。若“偏二甲肼”的密度为，热值为J/kg，则热值还可以表示为______。随着燃料的减少，其热值______（填“变大”“变小”或“不变”）。 (2)航天员身着舱外航天服成功完成了长达9小时的出舱任务。舱外航天服通过液体冷却等系统将航天员体感温度控制在20℃左右，冷却液的主要成分是水，主要是利用水的______大。出舱后若航天员的头盔面窗上结雾，会结在面窗的______（填“内侧”或“外侧”）。舱外航天服内装有2kg的水，从70℃降到体感温度需要放出______J热量。 18．（25-26九年级上·四川泸州·阶段检测）某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热升高了75℃，燃烧了6kg的无烟煤。水的比热容是，无烟煤的热值是。求： (1)锅炉内的水吸收的热量是多少？ (2)无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？ (3)此锅炉的效率是多少？ 19．（2026·广东东莞·三模）暑假期间小明一家从广州自驾前往珠海某地进行研学旅行，全程140km，驾车前往历时2h，消耗汽油10L。汽油的热值取，汽油的密度取，汽车发动机全程的平均功率为25kW，求这个过程中： (1)汽车的平均速度； (2)汽油完全燃烧放出的热量； (3)汽车发动机的效率。 🌟思维挑战 20．（2026·广东·一模）汽车采用油压制动刹车从时速100公里到静止可能只需要几秒，消耗的动能最终被释放掉，造成了能源的浪费。为节约能源，现在的混合动力汽车采用再生制动器，它能把汽车刹车制动时消耗的动能部分转化为电能储存在蓄电池中，同时产生汽车所需的制动力，从而有效减少了汽车的燃油消耗和制动器摩擦片的磨损。 (1)汽车在行驶过程中，很多部位会发热，如：①发动机外壳发烫；②轮胎发热；③刹车片发热；④水箱中的水变热。其中主要属于通过做功改变内能的是______（填写序号）； (2)下列关于汽油机的说法中，正确的是________； A．汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气 B．汽油在发动机内燃烧越充分，其热值越大 C．汽油机的效率越高，所消耗的汽油热值越大 D．使汽油燃烧更充分，可以提高汽油机的效率 (3)该汽车的汽缸在某时刻的状态如图甲所示，此时为______冲程，其输出功率随转速变化如图乙所示，转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数，当发动机的转速为时，该发动机在1 s内做功为_____J； (4)储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率。某次测试储能效率中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能，画出随s变化的图像如图丙所示：则图中表示开启再生制动器的图线是_____（选填“①”或“②”）；依据图像计算本次测试的储能效率为_____%。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第14.4节 跨学科：热机效率和环境保护 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 燃料的热值 考点02 热机效率 考点03 热机与环境保护 03 避坑指南·解题通法 角度01 燃料热值的理解与计算 角度02 热机效率的辨析与计算 角度03 热机效率提升与环境保护的关联 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1. 理解燃料热值的定义，掌握热值的单位、物理意义，能进行热值相关计算。 2. 知道热机效率的定义，理解热机效率不能达到100%的原因，掌握热机效率的计算方法。 3. 了解提高热机效率的主要途径，认识热机使用对环境的影响，知晓环境保护的相关措施。 4. 结合能量守恒定律，理解热机能量损失的形式，树立节能、环保的意识。 5. 能结合生活实例，分析燃料热值、热机效率的实际应用，解决相关基础题型。 1. 结合生活中燃料燃烧的实例，通过对比不同燃料的放热情况，理解热值的物理意义，牢记热值公式及单位。 2. 通过分析热机能量走向示意图，梳理能量损失的途径，理解热机效率的定义，总结效率计算的核心方法。 3. 采用归纳法，整理提高热机效率的措施，结合生活中的环保案例，建立效率提升与环境保护的关联。 4. 依托能量守恒定律，分析“永动机”不可实现的原因，强化对热机能量转化规律的理解。 5. 结合典型例题和生活实例，突破热值计算、热机效率辨析等易错点，规范解题步骤。 考点01 燃料的热值 烧水做饭、火力发电、直入苍穹的火箭等都离不开燃料。从人类学会用火至今，人们使用的能量绝大部分还是通过燃料的燃烧获得的，燃料燃烧的过程本质上是将燃料的化学能转化为内能的过程。生活中常见的燃料有煤、石油、天然气、干木柴、酒精等，不同燃料燃烧时释放的热量存在明显差异。 1. 定义：人们把某种燃料完全燃烧释放的热量与所用燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值，用字母 q 表示。对于气体燃料，热值也可定义为在标准状态下，某种气体燃料完全燃烧放出的热量与所用该种气体燃料的体积之比。； 2.公式：（固体或液体）、（气体）； 3. 单位：固体、液体燃料（J/kg），气体燃料（J/m³）； 4. 物理意义：表示单位质量（或体积）的燃料完全燃烧时放出热量的多少； 5. 理解： （1）燃料燃烧的能量转化：化学能→内能； （2）“完全燃烧”是热值定义的关键条件，指燃料中的化学能全部转化为内能，没有残留未燃烧的物质，只有在完全燃烧的前提下，计算得出的热值才是该燃料的标准热值； （3）热值是燃料的特性，只与燃料种类有关，与燃料质量、燃烧程度无关； 6. 常见燃料的热值 燃料 热值 q/（J·kg⁻¹） 燃料 热值 q/（J·kg⁻¹） 干木柴 1.2×10⁷ 酒精 3.0×10⁷ 焦炭 3.0×10⁷ 柴油 4.3×10⁷ 木炭 3.4×10⁷ 汽油 4.6×10⁷ 氢 1.4×10⁸ 煤油 4.6×10⁷ 7. 热值的相关计算 根据热值的定义，可推导出燃料完全燃烧放出热量的计算公式： 对于固体和液体燃料：，其中 Q放表示燃料完全燃烧放出的热量（单位：J），m 表示燃料的质量（单位：kg），q 表示燃料的热值（单位：J/kg）。 对于气体燃料：，其中 V 表示气体燃料的体积（单位：m³），q 表示气体燃料的热值（单位：J/m³）。 【深化点拨】 理解热值需牢牢抓住“固有属性”这一核心，无论燃料的质量多少、是否燃烧、燃烧是否充分，热值都不会改变，这是判断热值相关正误题的关键。计算时务必注意燃料状态，固体和液体用，气体用，同时要确认题目是否提及“完全燃烧”，若未完全燃烧，实际放热量需结合燃烧效率进一步计算，不可直接套用热值公式。 1．（24-25九年级上·云南红河·期末）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 【解析】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。 2．（2025·江苏镇江·二模）如图是实验室探究“不同物质吸热能力”和“比较热值大小”的实验装置（   ） A．探究不同物质的吸热能力，甲、乙燃料质量相同 B．温度计升高的量都能反映吸收热量多少 C．若比较热值大小，液体1和液体2是不同种液体 D．两个实验液体1和液体2的质量都必须相同 【答案】D 【解析】A．探究不同物质吸热能力时，需要控制热源相同，即甲、乙不仅质量要相同，种类也要相同，保证相同时间放出热量相同，故A错误； B．只有比较热值大小时，用温度计升高量反映燃料放出热量多少；探究吸热能力时，加热时间才反映液体吸收热量的多少，故B错误； C．比较热值大小时，需要控制被加热液体的种类、质量都相同，只改变燃料种类，因此液体1和液体2必须是同种液体，故C错误； D．无论探究吸热能力，还是比较热值，都需要控制液体质量相同（控制变量法要求，只有研究的变量不同，其他变量都要保持一致），故D正确。 故选D。 3．（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 【解析】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。 考点02 热机效率 热机工作时，燃料的化学能先转化为内能，再通过气体膨胀做功转化为机械能，但这个过程中能量并不能完全转化为有用功，有很大一部分能量在工作过程中损耗掉了，这就涉及到热机效率的问题。 1. 定义：热机做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量之比； 2. 计算公式：； 其中 W有表示热机对外做的有用功（单位：J），Q放表示燃料完全燃烧放出的热量（单位：J） 3.热机效率总小于100%，，是衡量热机性能的重要指标，效率越高，说明热机对燃料能量的利用率越高，能源浪费越少；目前汽油机的效率约为20%~30%，柴油机的效率约为30%~45%。 4. 热机能量损失的主要途径 结合热机燃料能量走向示意图，热机工作过程中的能量损失主要有以下几方面： （1）燃料未完全燃烧：由于燃烧条件限制，燃料无法完全燃烧，部分化学能未转化为内能，残留的未燃烧物质带走一部分能量。例如，内燃机中汽油或柴油燃烧不充分，会产生一氧化碳等有害气体，同时损失部分能量。 （2）废气排出带走能量：热机工作时，燃烧后的废气温度较高，会带走大量的内能，这是热机能量损失的主要途径之一。例如，汽车排气管排出的废气温度可达几百摄氏度，携带了大量未被利用的能量。 （3）克服摩擦消耗能量：热机内部的活塞、曲轴等部件之间存在摩擦，克服摩擦做功会将一部分机械能转化为内能，造成能量损失。 （4）机械传热损失能量：热机的气缸、外壳等部件会通过热传递的方式，将内能传递到周围环境中，导致能量损失。 5. 提高热机效率的主要途径 为了合理利用能源，减少浪费，人们一直在努力提高热机效率，主要措施有： （1）减少燃烧过程中的热量损失：使燃料充分燃烧，例如内燃机要掌握火花塞点火或喷油嘴喷油的最佳时间，保证燃料与空气充分混合；蒸汽类热机将煤研磨成粉状，用风吹入锅炉内燃烧，增大燃料与空气的接触面积，提高燃烧效率。 （2）减小摩擦损失：尽量简化机械传动部分，选用优良的润滑材料，减少部件之间的摩擦，降低机械能转化为内能的损耗。 （3）减少传热损失：对热机的气缸、外壳等部件进行保温处理，减少内能通过热传递散失到周围环境中。 （4）回收利用废气能量：利用废气的内能预热吸入的空气或燃料，提高进入气缸内气体的温度，减少燃料燃烧时消耗的能量，提高能量利用率。 6. 能量守恒定律与“永动机” （1）能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而能的总量保持不变。 （2）有人曾设想制造一种不需要消耗能量就可以不断对外做功的机器，即“永动机”。 （3）热机工作时，能量的转化和转移遵循能量守恒定律，无法创造能量，也无法避免能量损失，因此“永动机”永远不可能制成。 【深化点拨】 热机效率的核心是“有用功与燃料完全燃烧放热量的比值”，而非机械能与内能的比值，这是易混淆点。效率总小于100%，根源在于四类不可避免的能量损失，其中废气带走的能量是主要损失途径。提高效率的措施需对应能量损失途径，比如使燃料充分燃烧对应减少燃料未完全燃烧的损失，减小摩擦对应减少克服摩擦的能量损失，要注意区分“提高效率”与“增加放热量”，增加燃料质量只能增加放热量，无法提高效率。 1．（25-26九年级上·贵州贵阳·期末）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 【解析】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．（25-26九年级上·四川成都·期末）关于热机，下列说法错误的是（　　） A．热机的效率不可以达到100% B．在做功冲程中，内燃机将内能转化为机械能 C．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大 D．冬天燃油汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措可以间接提高热机效率 【答案】C 【解析】A．由于热机工作过程中总有能量损失（如摩擦散热、废气带走热量等），效率不可能达到100%，故A正确，不符合题意； B．在内燃机的做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压燃气，推动活塞做功，将内能转化为机械能，故B正确，不符合题意； C．柴油机的效率比汽油机的效率高，是因为柴油机在吸气冲程中吸入的是空气，在压缩冲程中压缩程度大，做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值大，与热值大小无关；汽油热值是，柴油热值是，汽油热值大于柴油，故C错误，符合题意； D．热机效率是指热机对外做的有用功与燃料完全燃烧放出的热量之比。冬天利用尾气中的余热给车内供暖，是对废气带走的内能的再利用，提高了燃料能量的综合利用率，可以认为间接提高了热机的效率，故D正确，不符合题意。 故选C。 3．（25-26九年级下·山东泰安·期中）如图所示是我国建造的全球聚光面积最大的敦煌熔盐塔式光热电站，在满足光照条件下，每天可使该电站的6000t熔盐温度上升400℃。高温的熔盐通过蒸汽发生器产生蒸汽推动汽轮机发电，日发电量W=6.48×1011J。已知c熔盐=1.5×103J/（kg·℃），求： (1)6000t熔盐每天吸收的热量； (2)该光热电站的热电转换效率。 【答案】(1) (2) 【解析】（1）由题意可得，6000t熔盐每天吸收的热量 （2）该光热电站的热电转换效率 4．（2025九年级上·江西抚州·学业考试）小斌为了测量爷爷家的柴火灶的热效率，他在柴火灶的铁锅里倒入3kg水。将锅盖盖上后，完全燃烧了0.5kg干木柴使水温从升高到。（水的比热容是，这种干木柴的热值是）求： (1)水吸收的热量； (2)柴火灶的热效率； (3)目前柴火灶的加热效率比较低，为了提高加热效率，请您给出两条合理的建议。 【答案】(1) (2)12.6% (3)提高柴火灶的效率可以从两个方面考虑： 一是让燃料尽可能充分燃烧，放出更多的热量，如把木柴架空，增加木柴与空气的接触面积； 二是减少热量的损失，让水吸收更多的热量，如给灶体加装隔热层等。 【解析】（1）水升高的温度 水吸收的热量 （2）干木柴完全燃烧放热 柴火灶的热效率 （3）见答案。 考点03 热机与环境保护 1. 热机对环境的主要影响 （1）大气污染：现代工业大量燃烧煤炭、石油和天然气等化石燃料，热机工作时排放的烟尘会使大气变得十分浑浊，降低空气质量；燃料燃烧过程中释放的二氧化硫、氮氧化合物等有害气体，会与空气中的水蒸气结合，形成酸雨，酸雨会危害植物生长、腐蚀建筑物、污染土壤和水源，对生态环境造成严重破坏。此外，汽车尾气中还含有一氧化碳、碳氢化合物等有害气体，会直接危害人体健康。 （2）噪声污染：热机工作时，发动机的运转、排气等过程会产生较大的噪声，长期处于噪声环境中，会影响人们的听力和身心健康，干扰正常的生活和工作。 2. 环境保护的相关措施 为了减少热机使用对环境的污染，实现人与自然和谐共生，世界各国和相关领域的科学家采取了一系列措施： （1）优化燃料结构：减少煤炭、石油等传统化石燃料的使用，推广使用天然气、氢气等清洁能源，发展太阳能、风能、水能等可再生能源，从源头减少污染物的排放。 （2）改进热机技术：研发和推广高效、低污染的热机，改进尾气处理技术，安装尾气净化装置，将有害气体转化为无害物质后再排放。 （3）加强环境管理：制定严格的环保法规，限制污染物的排放总量，加强对工业企业、交通运输等领域的环境监管，加大对污染行为的处罚力度。 （4）加强生态建设：大力植树造林，增加植被覆盖率，利用植物的光合作用吸收二氧化碳，净化空气，改善生态环境。 3. 我国的绿色发展举措 我国坚持走绿色、低碳、可持续发展道路，在应对全球气候变化、保护环境方面作出了积极贡献。1992年，我国签署了《联合国气候变化框架公约》，积极履行公约义务；近年来，我国大力发展新能源产业，推进碳达峰、碳中和目标的实现，加强大气、水、土壤污染防治，持续改善生态环境质量，让天更蓝、山更绿、水更清。 【深化点拨】 热机对环境的影响主要体现在大气污染和噪声污染，其中大气污染的核心危害是酸雨的形成，需明确酸雨是由二氧化硫、氮氧化合物等有害气体与水蒸气结合形成的。环保措施需区分“源头减排”和“末端治理”，优化燃料结构、使用清洁能源属于源头减排，安装尾气净化装置属于末端治理。同时要明确，提高热机效率与环保密切相关，提高效率可减少燃料消耗，进而减少污染物排放，实现节能与环保的统一，这也是践行绿色发展理念的重要体现。 1．（25-26九年级上·吉林四平·期中）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100% C．热机的大量使用会造成环境污染 D．汽油机的吸气冲程吸入的是空气 【答案】C 【解析】A．热机工作时，排出的尾气带走了大部分内能，故A错误； B．热机工作时燃料可能未完全燃烧、要克服机械间的摩擦做额外功、同时也存在散热损失、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造成环境污染，所以热机的大量使用会造成环境污染，故C正确； D．汽油机的吸气冲程吸入的是空气和汽油混合气体，故D错误。 故选C。 2．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）随着科技发展，人们已经开始将氢能作为一种新能源加以利用。已知氢燃料的热值为，如果一辆汽车平均每月消耗氢燃料30kg，这些氢燃料完全燃烧释放的热量为________J，氢气燃烧时________（选填会或不会）污染周围环境 【答案】 不会 【解析】[1]30kg氢燃料完全燃烧释放的热量为 [2]氢气燃烧的产物是水，不会对周围环境产生污染。 角度01 燃料热值的理解与计算 1. 易错点梳理 （1）热值特性混淆：误认为燃料燃烧越充分，热值越大；或燃料质量越大，热值越大，忽略热值是燃料的固有属性。 （2）公式应用错误：将气体燃料的热值公式与固体/液体燃料的公式混淆，未注意单位差异（J/kg 与 J/m³）。 （3）忽略“完全燃烧”条件：直接用热值公式计算未完全燃烧燃料的放热量，导致计算结果偏大。 2. 解题通法 （1）热值特性判断：牢记“热值只与燃料种类有关，与其他因素无关”，无论燃料是否燃烧、燃烧是否充分、质量大小，其热值均不变。例如，1kg 汽油和0.5kg 汽油的热值相同，均为4.6×10⁷ J/kg。 （2）公式选择与应用：首先判断燃料状态（固体/液体、气体），选择对应的公式；其次统一单位，质量单位用 kg，体积单位用 m³，热值单位与公式对应；最后代入数据计算，注意结果的单位。 （3）“完全燃烧”条件分析：若题目中明确燃料“完全燃烧”，可直接用热值公式计算；若燃料“未完全燃烧”，则实际放热量小于 Q放=mq（或 Vq），需结合题目给出的燃烧效率进一步计算。 1．（25-26八年级下·山东济南·期末）如图所示是“长征二号F遥十三运载火箭”发射神舟十三号载人飞船时的情景。长征二号F运载火箭加注液氢作为燃料，主要是因为液氢的热值高，以下四个选项中说法正确的是（     ） A．液氢在加注运载火箭之前，热值较小 B．液氢在加注运载火箭之后，热值减小 C．液氢燃烧时，质量逐渐减小，热值减小 D．液氢燃烧时，质量逐渐减小，热值不变 【答案】D 【解析】热值是燃料本身的固有特性，热值的大小只与燃料的种类有关，和燃料的位置、质量、是否燃烧均无关。液氢的种类不变，因此无论它是否加注、燃烧过程中质量如何减小，热值都保持不变，因此ABC错误，D正确。 故选D。 2．（25-26八年级下·河北张家口·期末）用天然气加热质量为2kg的水，使其温度升高80℃，水吸收的热量为___________J；若不考虑热量损失，则至少需要消耗___________kg的天然气。[水的比热容为，天然气的热值为] 【答案】 0.016 【解析】水吸收的热量 不考虑热量损失时，天然气完全燃烧放出的热量等于水吸收的热量，即 天然气的质量 3．（25-26九年级上·陕西榆林·阶段检测）定边炉馍是陕北定边县的传统特色美食，制作时需将面团放在铁锅中小火烘烤，面饼在受热过程中慢慢变得金黄酥脆。若烘烤定边炉馍时，将0.5kg的面饼从25℃加热至185℃，过程中消耗0.05kg的无烟煤。求：[面饼的比热容取，无烟煤的热值] (1)面饼需要吸收多少热量？ (2)0.05kg无烟煤完全燃烧放出多少热量？ 【答案】(1) (2) 【解析】（1）面饼吸收的热量 （2）0.05kg无烟煤完全燃烧放出的热量 角度02 热机效率的辨析与计算 1. 易错点梳理 （1）效率定义误解：误将热机效率理解为“机械能与内能的比值”，忽略“燃料完全燃烧放热量”这一核心参照量。 （2）计算错误：未先计算燃料完全燃烧放热量，直接用有用功与燃料质量、体积的比值计算效率；或单位不统一，导致计算结果错误。 （3）效率提升措施判断错误：误认为“提高燃料热值”“增加燃料质量”能提高热机效率，忽略热值是固有属性，增加燃料质量只会增加放热量，不会提高效率。 2. 解题通法 （1）效率定义辨析：牢记热机效率的定义，明确分子是“有用功”，分母是“燃料完全燃烧放出的热量”，效率反映的是燃料能量的利用率，与燃料热值、质量无关。 （2）效率计算步骤：第一步，根据燃料状态和热值，用 Q放=mq（或 Vq）计算燃料完全燃烧放出的热量；第二步，明确热机对外做的有用功（题目中通常直接给出或通过 W=Fs、W=Pt 计算）；第三步，代入效率公式计算，注意结果用百分数表示，且小于100%。 （3）效率提升措施判断：判断某一措施是否能提高热机效率，关键看其是否能减少能量损失（如燃料未完全燃烧、摩擦、传热、废气带走能量）。例如，使燃料充分燃烧、减小摩擦能减少能量损失，可提高效率；提高燃料热值、增加燃料质量，无法减少能量损失，不能提高效率。 4．（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 【解析】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。 5．（25-26八年级下·重庆·期末）中国南海海底探明有大量的“可燃冰”，同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量能达到煤气的10倍，说明“可燃冰”的__________（选填“热值”或“比热容”）很大。1kg“可燃冰”完全燃烧放出热量的45%，在1个标准大气压下被500kg、20oC的水吸收，则水温将升高__________℃。（，） 【答案】热值 80 【解析】热值是单位质量燃料完全燃烧时放出的热量，体现燃料的放热能力；在同等条件下，包含质量相同，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数10倍，说明“可燃冰”的热值很大。 1kg可燃冰完全燃烧放出的热量 水吸收的热量 水升高的温度 1标准大气压下，水的沸点为100℃，初始水温为20℃，水温最多升高 （水达到沸点后继续吸热，温度不再升高），因此实际升温为80℃。 6．（2026·山西阳泉·三模）天然气进村入户，可减少二氧化碳的排放，推广使用有助于改善空气质量。小亮将容积为5L烧水壶装满水放在燃气灶上，在标准大气压下，将初温为20℃的水加热至沸腾，消耗的天然气为。已知天然气的热值取，水的比热容，水的密度为。求： (1)水吸收的热量； (2)天然气完全燃烧放出的热量； (3)若汽车使用这些天然气作为燃料，这辆汽车在水平路面上匀速直线行驶了1km，行驶过程中所受阻力为1600N。汽车行驶过程中的效率。 【答案】(1) (2) (3)50% 【解析】（1）热水壶的容积 水的质量 在标准大气压下，水沸腾的温度为100℃，水吸收的热量 （2）天然气完全燃烧放出的热量 （3）汽车做匀速直线运动，牵引力与阻力平衡，汽车牵引力做的有用功 汽车行驶过程中的效率 7．（2026·广东揭阳·三模）某工地一台质量为8000 kg的推土机，它与地面接触的总面积为4 m2，推土机在水平的地面上匀速直线行驶10 min，消耗柴油6 kg，此过程中发动机功率为172 kW。（g取10N/kg，），求： (1)推土机静止在水平地面时，对地面的压强是多少？ (2)在水平的地面上匀速直线行驶过程中，发动机做的功是多少？ (3)推土机匀速行驶时，发动机的效率是多少？ 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）已知推土机质量，推土机的重力 对地面的压强 （2）发动机功率 行驶时间 发动机做的功 （3）消耗柴油放出的总热量 发动机效率 角度03 热机效率提升与环境保护的关联 1. 易错点梳理 （1）关联误解：误认为提高热机效率与环境保护无关，忽略减少燃料消耗可减少污染物排放的关联。 （2）措施混淆：将“安装尾气净化装置”（环保措施）与“减小摩擦”（效率提升措施）混淆，无法区分两者的核心作用。 （3）理念误解：误认为“使用清洁能源”只是环保措施，忽略其同时能提高燃料利用率、减少能量损失的作用。 2. 解题通法 （1）明确关联逻辑：提高热机效率→减少燃料消耗→减少化石燃料燃烧→减少烟尘、有害气体排放→减轻大气污染，实现节能与环保的统一。例如，柴油机效率高于汽油机，使用柴油机可减少燃料消耗，降低污染物排放。 （2）区分措施类型：效率提升措施（如使燃料充分燃烧、减小摩擦、回收废气能量）的核心是“减少能量损失，提高燃料利用率”；环保措施（如安装尾气净化装置、使用清洁能源、植树造林）的核心是“减少污染物排放，改善环境质量”。部分措施兼具两种作用，如使用氢气作为燃料，既提高了燃料利用率（热值大），又减少了污染物排放（燃烧产物只有水）。 （3）结合实例分析：结合生活中的环保案例（如新能源汽车、“煤改气”工程），分析其背后的原理，理解绿色发展理念的实际应用。例如，新能源汽车采用电能作为动力，替代传统燃油发动机，既减少了燃料消耗，又杜绝了尾气排放，实现了环保与节能。 8．（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 【解析】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。 9．（25-26九年级上·河北唐山·期末）下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（　　） A．热机的效率能达到100% B．热机的大量使用不会造成环境污染 C．使用热值更高的燃料，可以有效提高热机的效率 D．改进热机性能，可以有效利用资源，减少排放污染 【答案】D 【解析】A．热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，效率不可能达到100%，故A错误； B．热机在使用时会排放出一些有害的气体，会造成环境污染，故B错误； C．热机的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，与燃料的热值高低无关，而是与燃料是否充分燃烧、克服机械摩擦做的功等因素有关，提高燃料的利用率是提高热机效率的关键，故C错误； D．改进热机性能，可以增大有效利用的能量，减少排放污染，提高热机的效率，故D正确。 故选D。 10．（25-26九年级上·福建宁德·期中）关于热机和能量守恒定律，下列说法正确的是（    ） A．热机效率越高，在做功同样多的情况下消耗能量越多 B．热机排出的尾气、产生的噪声会对环境造成污染 C．汽油机上安装一个笨重的飞轮，是为了提高它的效率 D．随着技术发展，热机的效率可以达到100% 【答案】B 【解析】A．热机效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况下消耗的能量越少，故A错误； B．热机在使用时会排放出大量的有害气体，造成环境污染；且产生的噪声属于噪声污染，故B正确； C．柴油机上安装笨重的飞轮，是为了利用它的惯性完成吸气、压缩和排气冲程，不是为了提高效率，故C错误； D．用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值叫热机效率，无论科技如何发展，热机的效率可以提高，但因总存在摩擦及热量损失等，效率一定不会达到100%，故D错误。 故选B。 【例1】（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 【解析】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。 【变式1-1】（2025·四川雅安·中考真题）我国在太原卫星发射中心使用长征六号运载火箭成功发射了千帆极轨06组卫星，标志着我国在航天领域不断攀登新高峰。火箭喷出高温燃气获得动力升空的过程与图中_____________（选填“甲”或“乙”）的能量转化相同；航天器发动机用液态氢作燃料，这是因为氢的_____________（选填“热值”或“比热容”）大。 【答案】乙 热值 【解析】甲图：两气门关闭，活塞向上运动，机械能转化为内能，是压缩冲程。乙图：两气门关闭，火花塞点火，高温高压燃气推动活塞向下运动，将内能转化为机械能，是做功冲程。 火箭升空时，燃料燃烧释放内能，转化为火箭的机械能，能量转化和乙的一致。 液态氢热值大，和其他燃料相比，相同质量的氢完全燃烧能释放更多热量，适合做火箭燃料。比热容是用来描述物质吸放热能力强弱的物理量，与燃料放热能力无关。 【变式1-2】（2026·甘肃武威·中考真题）张雪机车创造了中国摩托车制造商在WSBK赛事中的历史性突破。该机车大量使用密度较小的碳纤维材料，有助于_________（选填“增大”或“减小”）机车惯性；比赛过程中，油箱内的汽油用去一半，剩余汽油的热值将__________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】减小 不变 【解析】 惯性的大小仅与物体的质量有关，质量越小，惯性越小；已知碳纤维材料密度较小，在机车体积不变时，根据公式，使用该材料能减小机车的质量，进而减小机车惯性。 热值是燃料的固有特性，其大小只取决于燃料的种类，与燃料的质量、体积等均无关；油箱内汽油用去一半后，剩余汽油的种类未发生变化，因此热值不变。 【变式1-3】（2026·新疆·中考真题）我国古代著作《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的百科全书。 (1)书中记录了釜的铸造。将铁水注入模具中凝固成釜，铁水凝固过程中_____________（选填“吸收”或“放出”）热量，但温度不变，说明铁是_____________（选填“晶体”或“非晶体”）。铸釜过程中使用鼓风设备提高燃料的利用率时，_____________（选填“能”或“不能”）提高燃料的热值。 (2)如图所示是书中记录的没水采珠的场景。采珠人下潜过程中相对于采珠船是_____________（选填“运动”或“静止”）的，潜入海中的深度越深，采珠人受到海水的压强_____________（选填“越大”或“越小”），到达海底时采珠人_____________（选填“具有”或“不具有”）惯性。 【答案】(1)放出 晶体 不能 (2)运动 越大 具有 【解析】（1）铁水凝固过程需要放出热量，且凝固过程中，铁水的温度始终保持不变，说明它具有一定的凝固温度，即凝固点，因此属于晶体。 热值是燃料的属性，只与燃料的种类有关，与燃料是否完全燃烧无关，因此使用鼓风设备提高燃料的利用率时不能提高燃料的热值。 （2）采珠人下潜过程中相对于采珠船的位置发生改变，因此是运动的。 采珠人潜水过程中液体的密度不变，潜入海中的深度越深，由可知，采珠人受到海水的压强越大。 惯性是物体的属性，只与物体的质量有关，因此到达海底时采珠人仍具有惯性。 【例2】（2026·重庆·中考真题）神舟二十三号载人飞船于5月24日成功发射，如图所示。运载火箭使用的推进剂中含有热值为4.2×107J/kg的偏二甲肼燃料，完全燃烧1×105kg的这种燃料可以释放______J的热量。飞船与空间站“天和核心舱”对接成功后，飞船相对于核心舱是______的。 【答案】 静止 【解析】完全燃烧1×105kg的这种偏二甲肼燃料可以释放的热量为 飞船与空间站“天和核心舱”对接成功后，飞船相对于核心舱的位置不变，是静止的。 【变式2-1】（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) 【解析】（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 【变式2-2】（2026·江苏苏州·中考真题）小区使用管道天然气为住户供气，所用天然气热值为。某天，小明家利用燃气热水器将20kg的水从20℃加热40℃，热水器的加热效率为80%。已知水的比热容。求： (1)水升温吸收的热量。 (2)消耗的天然气体积。 【答案】(1) (2) 【解析】（1）水升温吸收的热量 （2）天然气完全燃烧放出的热量 消耗天然气的体积 【变式2-3】（2026·四川达州·中考真题）如图所示，在热机的原理实验中，完全燃烧的酒精可放出________的热量；加热过程中观察到风车慢慢转动，其能量转化方式与内燃机的________冲程类似。（） 【答案】 做功 【解析】完全燃烧酒精放出的热量为 实验中，水受热汽化为水蒸气，高温蒸汽推动风车转动，能量转化为内能转化为机械能，内燃机的做功冲程为燃气的内能转化为活塞机械能，因此和做功冲程能量转化一致。 【例3】（2026·山西·中考真题）逢路快跑、遇水“滑行”。图甲是水陆两栖救援车实战演习的场景，该车满载时总质量为。（取，河水密度取，柴油热值取） (1)若以图乙中的长方形表示救援车，在图中画出它静止在水平地面时受力示意图。 (2)救援车满载时静止在水平地面，若车轮接地总面积为，求救援车对地面压强。 (3)求救援车满载漂浮在河水中时，排开河水的体积。 (4)救援车在河水中匀速直线航行时，若前进的动力为，行驶消耗柴油，求救援车柴油机的效率。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【分析】确定救援车静止在水平地面时的受力，作用点画在重心处，平衡力的线段长度相等；先根据总质量计算满载时的重力，因为水平地面上物体对地面的压力等于自身重力，所以得到压力后，利用压强公式计算对地面的压强；根据漂浮条件得到浮力大小，再根据阿基米德原理求解排开河水的体积；根据计算动力做的有用功，再根据热值公式计算柴油完全燃烧放出的总热量，最后利用效率公式计算柴油机的效率。 【解析】（1）救援车静止在水平地面，受两个平衡力：竖直向下的重力G车、竖直向上的支持力F支​，二者大小相等。过长方形中心，分别沿竖直向下、竖直向上画两条长度相等的带箭头线段，向下标注G车，向上标注F支​即可。 （2）救援车满载静止在水平地面时，对地面的压力 救援车对地面的压强 （3）救援车满载漂浮在河水中时，受到的浮力 根据得，救援车排开河水的体积 （4）救援车在河水中匀速直线航行时，前进的动力所做的功 0.5kg柴油完全燃烧放出热量 救援车柴油机的效率 【变式3-1】（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。 【解析】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3-2】（2026·天津·中考真题）（多选）一辆燃油汽车以的速度匀速行驶时发动机的输出功率为，若其行驶了，消耗燃油，已知燃油密度为，热值为。则（     ） A．汽车的牵引力为 B．汽车的牵引力为 C．发动机的效率为 D．发动机的效率为 【答案】AD 【解析】AB．根据，功率，速度 牵引力，故A符合题意，B不符合题意； CD．发动机效率，有用功 燃油完全燃烧放出的热量 发动机的效率为，故C不符合题意，D符合题意。 故选AD。 【变式3-3】（2026·湖北·中考真题）现存于湖北省博物馆的曾侯乙铜鉴缶（图甲）被誉为我国最早的保温箱和冰箱，冬天在外层鉴腹内装入热水，可让内层铜缶内的酒升温，夏天则装入冰块让酒降温。为研究其温酒的热效率，在内外两个金属容器中分别加入酒和适量热水（图乙），记录它们的温度随时间变化情况（图丙）。[] (1)水的内能__________（填变化趋势），酒吸收的热量__________。 (2)水放出的热量，热效率__________%，热效率不能达到100%是因为____________________。 (3)夏天给酒降温，若铜鉴缶的外壁出现水珠，这是__________现象（填物态变化名称）。 【答案】(1)不断减小 (2)30 有一部分热量散失到空气中（容器吸收了部分热量） (3)液化 【解析】（1）由图丙可知，水的温度不断降低，所以内能不断减小。 由图丙可知，酒的初温是0℃，末温是50℃，酒吸收的热量为 （2）热效率为 热效率达不到100%的原因：有一部分热量散失到空气中（容器吸收了部分热量）。 （3）空气中的水蒸气遇冷变成小水珠，属于液化现象。 ⚡基础速刷 1．（25-26九年级上·山东临沂·期中）在纪念抗战胜利阅兵式上，国产新型战机“歼-35”挂弹受阅。现场解说提到：“该机携带的航空煤油具有较高热值，可保障战机长时飞行。”航空煤油（     ） A．含有的热量多 B．燃烧越充分热值越大 C．剩余部分的热值不变 D．燃烧产生的热量多 【答案】C 【解析】A．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A错误； B．热值与燃烧充分程度无关，只由燃料种类决定，故B错误； C．剩余煤油的种类不变，因此热值不变，故C正确； D．燃料燃烧放出热量的多少 = 热值×燃料质量，仅热值高不能说明燃烧产生的总热量多，故D错误。 故选C。 2．（2026·北京昌平·二模）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 【解析】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。 3．（25-26九年级上·河北石家庄·期末）现代建筑房屋时为了减少房屋热量散失，最合理的措施是（     ） A．增加窗户数量 B．使用热导率高的材料 C．减少室内外温差 D．在外墙加装聚苯隔热板 【答案】D 【解析】A．玻璃、窗框的隔热能力远弱于墙体，窗户越多，热量通过传导、对流散失越多，会加剧热量损耗，故A不符合题意； B．热导率高意味着材料传热速度快，墙体更容易把室内热量传到室外，散热更快，保温效果差，故B不符合题意； C．房屋供暖 / 制冷的目的就是维持室内舒适温度，人为降低室内温度来缩小温差，违背居住需求，不属于建筑施工层面合理的隔热措施，故C不符合题意； D．聚苯板是低热导率的保温隔热材料，贴在外墙能阻挡墙体的热量传导，大幅减少室内热量向外散失，是现代建筑标准的保温施工手段，故D符合题意； 故选D。 4．（2026·湖北宜昌·一模）世界首台650℃高效超临界燃煤发电机组于2025年11月8日在浙江华能玉环电厂开工，项目建成后将刷新世界范围内火电机组最高参数、最低煤耗记录，大幅提升煤电清洁高效利用水平。这台机组的蒸汽温度可达到650℃，压强35兆帕，煤炭燃烧更充分、效率更高，单位发电量产生的硫化物、氮氧化物等污染物排放也同步降低。下列关于该机组工作过程的描述，正确的是（　　） A．煤炭燃烧时，其化学能转化为内能 B．煤炭燃烧越充分，其热值越大 C．机组效率高，主要是因为煤炭燃烧放出的热量更多 D．蒸汽推动汽轮机转动，将内能全部转化为机械能 【答案】A 【解析】A．煤炭燃烧是化学变化，燃烧过程中将煤炭储存的化学能转化为内能，故A正确； B．热值是燃料本身的固有特性，只和燃料的种类有关，和燃烧是否充分无关，故B错误； C．热机效率指有用功占燃料完全燃烧释放总能量的比例，该机组效率高是指有用能量占比更高，不是煤炭燃烧放出的热量更多，故C错误； D．蒸汽推动汽轮机转动时，一定有部分内能散失损耗，不可能将内能全部转化为机械能，故D错误。 故选A。 5．（2026·湖南长沙·模拟预测）关于热机效率，以下说法中正确的是（    ） A．在做功同样多的情况下，消耗的燃料越多，热机的效率越高 B．热机效率越高，热机做的有用功就一定越多 C．新能源汽车发动机的效率可以达到100% D．消耗的燃料相同时，热机做的有用功越多，热机的效率越高 【答案】D 【解析】A．热机效率即，做功同样多，即相同，消耗燃料越多，越大，计算得到的效率越低，故A错误； B．热机效率是比值，不是有用功的绝对值。效率高不代表有用功一定多，例如消耗少量燃料，即使效率高，总有用功也比消耗大量燃料、效率稍低的热机少，故B错误； C．任何热机工作时都不可避免存在能量损耗，因此效率永远小于，故C错误； D．消耗燃料相同，说明燃料完全燃烧放出的总能量相同，有用功越多，越大，热机效率越高，故D正确。 故选D。 6．（2026·宁夏银川·二模）2026年4月14日，我国力箭一号遥十二运载火箭成功发射。火箭工作时，完全燃烧9 kg固态燃料，若燃料热值（），则这些燃料完全燃烧放出的热量为___________J。 【答案】 【解析】燃料完全燃烧放出的热量 7．（2026·广东汕尾·二模）火箭发射台下的水池内需注入大量的水用来吸热降温，这是利用了水的___________大的特性；火箭采用液氢作为燃料，燃料燃烧时将___________能转化为内能，随着燃料的减少，其燃料的热值___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】比热容 化学 不变 【解析】水的比热容较大，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热量，因此用水给发射台降温利用了水比热容大的特性。 燃料储存的是化学能，燃烧过程中消耗化学能，释放得到内能，因此是将化学能转化为内能。 热值是燃料本身的固有特性，只和燃料的种类有关，和燃料的质量多少无关，因此燃料减少时热值不变。 8．（2025·河北沧州·模拟预测）白洋淀是华北平原上最大的淡水湖泊，对维持生物多样性和调节气候起到了重要作用。广阔的湖水能调节周边的气温，这是由于水具有较大的______；实践小组取5kg湖水进行加热，水温从升高了，水吸收的热量相当于完全燃烧______g酒精放出的热量。 【答案】比热容 14 【解析】水具有较大的比热容，相同质量的水与其他物质相比，吸收或放出相同热量时，水的温度变化幅度更小，因此能有效调节周边气温；根据吸热公式，水吸收的热量 酒精完全燃烧放出的热量，酒精的质量 9．（2026·福建南平·二模）暑假期间，小闽一家从景德镇自驾前往建阳，参观考亭书院，感受深厚的朱子文化底蕴。全程行车里程约为360km，驾车前往大约需要4h。（汽油的热值q取）求： (1)汽车的平均速度； (2)汽车全程消耗汽油20kg，求汽油完全燃烧放出的热量Q； (3)若汽车发动机全程的平均功率为25kW，求汽车发动机的效率。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）汽车的平均速度 （2）汽油完全燃烧放出的热量 （3）汽车全程所做的有用功 汽车发动机的效率 10．（2026·安徽·二模）如图是我国自主研发的一种大型、多用途运输机。若该运输机在高空中飞行时受到的水平推力恒为1.8×105N，某次沿水平方向匀速航行了1500km的过程中，燃烧航空煤油13.5t。航空煤油的热值为，求： (1)13.5t航空煤油完全燃烧放出的热量； (2)运输机发动机做的有用功； (3)运输机发动机的热机效率。 【答案】(1) (2) (3)50% 【解析】（1）13.5t航空煤油完全燃烧放出的热量为 （2）发动机做的有用功为 （3）发动机的热机效率 🚀能力跃升 11．（25-26九年级上·甘肃定西·阶段检测）下列关于热值和热机效率的说法正确的是（     ） A．一瓶酒精用去一半，酒精的热值减小一半 B．使燃料充分燃烧，可以增大燃料的热值 C．消耗燃料的质量越大，热机效率越高 D．热机效率不可能达到100% 【答案】D 【解析】AB．热值是燃料本身的固有特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧是否充分均无关，故AB错误； C．热机效率是热机做有用功的能量与燃料完全燃烧释放的总能量的比值，和消耗燃料的质量多少无关，故C错误； D．热机工作时，不可避免会存在废气带走热量、机械摩擦散热、能量散失等损失，有用功一定小于燃料燃烧放出的总能量，因此热机效率不可能达到，故D正确。 故选 D。 12．（25-26九年级上·广东茂名·期中）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 【解析】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。 13．（2026·新疆乌鲁木齐·一模）如图所示，建设一个光热电站，其设计要求：汽轮机发电系统需要输入热功率至少达到才能并网发电。已知镜场反射效率为55%，吸热器吸收效率为85%，储热系统热损失率为10%（即90%的热量能进入蒸汽发生器）。若太阳辐射强度为，要维持发电机组正常运行，所需镜板的最小总采光面积约为（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】镜板总采光面积为S，则最终输入汽轮机的热功率 汽轮机发电系统需要输入热功率至少达到才能并网发电，因此所需镜板最小总采光面积 故选B。 14．（2025·四川成都·一模）如图甲、乙两烧杯中，分别装有3kg水和2kg煤油，并用相同的酒精灯加热，用测得的数据绘制了温度随时间变化的图像，则下列说法中正确的是（不计热损失，气压为标准大气压，、、）（     ） A．甲烧杯中的水每分钟吸收热量为 B．如将甲液体加热至沸腾，至少完全燃烧酒精336g C．加热相同时间，甲乙烧杯中的液体吸收热量之比为3∶2 D．加热相同时间，甲乙烧杯中的液体升高温度之比为1∶3 【答案】D 【解析】A．甲是水，2min内温度从升高到，2min吸收总热量 因此每分钟吸收热量为，故A错误； B．标准大气压下水的沸点为，水从加热到沸腾需要吸收总热量 不计热损失，因此需要酒精质量，故B错误； C．相同酒精灯加热，相同时间放出热量相同，不计热损失，甲乙吸收热量相等，因此吸收热量之比为，故C错误； D．相同酒精灯加热相同时间，吸收热量，由得 升高温度之比为，故D正确。 故选D。 15．（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 【解析】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。 16．（25-26九年级上·广东清远·期中）如图所示为《天工开物》中提到我国古代用于淬火工艺的燃料以炭为主，工人将烧红的铁器迅速放入、20℃的水中冷却，最终使水的温度上升了10℃，水吸收了______________J热量（不计热量散失）；若使用木炭燃烧加热铁器，其完全燃烧放出的热量为______________J；剩余木炭热值等于______________。（木炭热值：） 【答案】 【解析】[1]水的比热容为 水吸收的热量为 [2]木炭完全燃烧放出的热量 [3]热值是燃料本身的特性，只和燃料的种类有关，与燃料质量无关，因此剩余木炭的热值不变，仍为 17．（2025·新疆伊犁·模拟预测）神舟十九号载人飞船搭载长征二号F遥十九运载火箭成功发射，航天员乘组在轨期间圆满完成三次出舱活动。 (1)运载火箭使用的燃料“偏二甲肼”在常温下是液态，其熔点为______（填“”或“57”）℃。若“偏二甲肼”的密度为，热值为J/kg，则热值还可以表示为______。随着燃料的减少，其热值______（填“变大”“变小”或“不变”）。 (2)航天员身着舱外航天服成功完成了长达9小时的出舱任务。舱外航天服通过液体冷却等系统将航天员体感温度控制在20℃左右，冷却液的主要成分是水，主要是利用水的______大。出舱后若航天员的头盔面窗上结雾，会结在面窗的______（填“内侧”或“外侧”）。舱外航天服内装有2kg的水，从70℃降到体感温度需要放出______J热量。 【答案】(1) -57 不变 (2)比热容 内侧 【解析】（1）常温下偏二甲肼为液态，说明其熔点低于常温，因此熔点为。 1m3偏二甲肼的质量 完全燃烧放出的热量 热值还可表示为燃料完全燃烧放出热量与体积的比值，即 因此热值可表示为。 热值是燃料的固有属性，仅与燃料种类有关，与燃料质量无关，所以燃料减少时热值不变。 （2）水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，可以吸收较多热量而温度升高不多，适合作为冷却液调节温度。 舱外航天服内温度较高且含有水蒸气，面窗外侧接触低温太空温度较低，面窗内侧气体的温度相对较高，因此航天服内的水蒸气遇冷的面窗在面窗内侧液化形成雾。 水的温度变化量为 放出的热量为 18．（25-26九年级上·四川泸州·阶段检测）某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热升高了75℃，燃烧了6kg的无烟煤。水的比热容是，无烟煤的热值是。求： (1)锅炉内的水吸收的热量是多少？ (2)无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？ (3)此锅炉的效率是多少？ 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）锅炉内的水吸收的热量 （2）无烟煤完全燃烧放出的热量 （3）此锅炉的效率 19．（2026·广东东莞·三模）暑假期间小明一家从广州自驾前往珠海某地进行研学旅行，全程140km，驾车前往历时2h，消耗汽油10L。汽油的热值取，汽油的密度取，汽车发动机全程的平均功率为25kW，求这个过程中： (1)汽车的平均速度； (2)汽油完全燃烧放出的热量； (3)汽车发动机的效率。 【答案】(1)70km/h (2) (3)50% 【解析】（1）汽车的平均速度 （2）汽油的体积 汽油的质量 汽油完全燃烧放出的热量 （3）汽车发动机做的有用功 效率为 🌟思维挑战 20．（2026·广东·一模）汽车采用油压制动刹车从时速100公里到静止可能只需要几秒，消耗的动能最终被释放掉，造成了能源的浪费。为节约能源，现在的混合动力汽车采用再生制动器，它能把汽车刹车制动时消耗的动能部分转化为电能储存在蓄电池中，同时产生汽车所需的制动力，从而有效减少了汽车的燃油消耗和制动器摩擦片的磨损。 (1)汽车在行驶过程中，很多部位会发热，如：①发动机外壳发烫；②轮胎发热；③刹车片发热；④水箱中的水变热。其中主要属于通过做功改变内能的是______（填写序号）； (2)下列关于汽油机的说法中，正确的是________； A．汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气 B．汽油在发动机内燃烧越充分，其热值越大 C．汽油机的效率越高，所消耗的汽油热值越大 D．使汽油燃烧更充分，可以提高汽油机的效率 (3)该汽车的汽缸在某时刻的状态如图甲所示，此时为______冲程，其输出功率随转速变化如图乙所示，转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数，当发动机的转速为时，该发动机在1 s内做功为_____J； (4)储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率。某次测试储能效率中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能，画出随s变化的图像如图丙所示：则图中表示开启再生制动器的图线是_____（选填“①”或“②”）；依据图像计算本次测试的储能效率为_____%。 【答案】(1)②③ (2)D (3)压缩 (4)② 40 【解析】（1）①发动机外壳发烫是因为发动机内部放出的热量传递给外壳，外壳内能增大，温度升高，属于热传递改变物体的内能； ②轮胎发热，是因为轮胎克服摩擦做功，轮胎内能增大，温度升高，属于做功改变物体的内能； ③刹车片发热，是因为刹车片克服摩擦做功，刹车片内能增大，温度升高，属于做功改变物体的内能； ④水箱中的水变热，是发动机放出的热量传递给水，水的内能增大，温度升高，属于热传递改变物体的内能。 综上所述，通过做功改变内能的是②③。 （2）A．汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气和汽油的混合物，故A错误； BC．热值是燃料的一种特性，与燃烧是否充分、热机效率高低等无关，故BC错误； D．使汽油燃烧更充分，可以提高燃料的利用率，从而提高热机效率，故D正确。 故选D。 （3）[1]如图所示，两个气门均关闭，活塞向上运动，压缩缸内气体，为压缩冲程。 [2]如图乙所示，可设发动机功率P与转速n的关系为 当转速为时，功率为30kw，所以有① 当转速为时，功率为140kw，所以有② ①②联立解得，，所以发动机功率P与转速n的关系为 所以当转速为时，发动机功率 所以该发动机在1 s内做功 （4）[1]关闭再生制动器，汽车克服摩擦做功，动能全部转化为内能；开启再生制动器，动能除了转化为内能，有部分动能转化为电能，克服摩擦做功的能量减少，摩擦力大小不变，所以汽车运动的距离减小，所以表示开启再生制动器的是曲线②。 [2]由图像可知，正常行驶的情况时关闭发动机后，汽车行驶了 开启再生制动器行驶的距离 因此动能转化为内能的效率为 所以储能效率 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $