10.5 调查燃料的利用及其对环境的影响 同步练-2026-2027学年北师大版九年级全一册物理

**基本信息** 本同步练习围绕燃料利用及环境影响，通过基础概念辨析、实验探究与综合计算，构建“概念理解-实验分析-实际应用”的三阶分层路径，适配新授课知识巩固需求，体现物理观念与科学思维的培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|燃料热值、热机效率等单一概念|选择题1-3直接考查定义辨析，填空题1-2强化能量转化理解| |实验探究|燃料放热比较的实验设计|实验题控制变量法应用，通过水温变化分析燃料热值| |综合应用|效率、功率与热量计算|计算题结合汽车行驶情境，整合热机效率与力学功率知识|

10.5 调查燃料的利用及其对环境的影响 一．选择题 1．关于热机的效率，下列说法正确的是（　　） A．在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多 B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高 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 2．如图是“探究不同物质吸热升温的现象”和“比较不同燃料燃烧时放出的热量”的甲、乙两组实验装置。下列关于该两组实验的说法正确的是（　　） A．每组实验中，燃料的质量均应相等 B．每组实验中，杯中物质的质量均应相等 C．甲组实验中，可以根据温度计示数的变化来比较吸热的多少 D．乙组实验中，可以根据加热时间的长短来比较吸热的多少 3．关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（　　） A．没有燃烧的燃料，热值等于零 B．燃料完全燃烧时，它的热值最大 C．燃料的热值与质量和燃烧状态无关 D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多 4．如图甲所示是小聪同学“探究固体的熔化过程”的实验装置图，图乙是他描绘出的温度随时间变化的图象，则下列说法正确的是（　　） A．烧杯内的水温度升高，含有的热量也随之增多 B．B、C两点的温度相同，具有的内能也相同 C．该物质液态的比热容大于固态时的比热容 D．随着酒精灯中酒精量的减少，酒精的热值也在减小 5．下列说法正确的是（　　） A．热机消耗的燃料越多，效率就越低 B．热传递中温度总是从热的物体传给冷的物体 C．同一物体，温度降低得越多，放出热量就越多 D．人体内水的比例很高，有助于调节体温，以免温度变化太快对身体造成危害 6．如图所示装置甲、乙和丙完全相同，燃料质量均为10g，烧杯内液体初温和质量都相等，燃料完全燃烧完后，液体均未沸腾，液体的末温分别为t甲、t乙和t丙，且t甲＞t乙＞t丙，则下列说法正确的是（　　） A．燃料b放出热量最多 B．液体2吸收的热量最少 C．燃料a的热值比燃料b的大 D．液体1的比热容比液体2的大 7．如图所示，某学习小组设计实验来比较酒精、煤油和汽油的热值大小。甲、乙、丙三个装置中水的质量和初温及三种燃料的质量均相同。当三种燃料完全燃烧后，水的末温（均未沸腾）关系为t甲＝t丙＞t乙，由此可粗略判断出它们热值q的大小关系为（　　） A．q甲＞q乙＞q丙 B．q甲＞q乙＝q丙 C．q甲＝q乙＞q丙 D．q甲＝q丙＞q乙 8．甲、乙两台汽油机，甲的功率是乙的2倍，甲的效率是30%，乙的效率是20%，那么甲、乙在相同时间内所消耗汽油质量之比为（　　） A．3：4 B．2：3 C．3：2 D．4：3 二．填空题 1．如图所示是《天工开物》记载造纸时的“透火焙干”工序，将刚生产出的湿纸张贴在烤火的墙上。木柴燃烧是将　 　 能转化为内能；燃烧过程中，木柴的热值　 　 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 2．我国长征运载火箭选用液态氢做燃料，主要是因为液态氢的 　 　 高；火箭外表涂有一层特殊物质，可利用该物质在发生物态变化时要 　 　 热，从而避免高速运行的火箭温度过高。 3．在标准大气压下，使用煤气灶将2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是 　 　 J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧 　 　 kg的煤气，这是通过 　 　 的方式增加了水的内能。未使用完的煤气的热值 　 　 （选填“变大”“变小”或“不变”）[水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值q煤气＝4.2×107J/kg]。 4．一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600r/min，该柴油机1s对外做功　 　 次。若其效率为40%，消耗5kg的柴油转化成的机械能是　 　 J（q柴油＝4.3×107J/kg）。 三．实验探究题 1．在“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验中，小林选用碎纸片和酒精为燃料进行了实验。 （1）小林将天平放在水平桌面上并将游码归零后，若指针静止时位置如图1所示，则他应将平衡螺母向　 　 端调节；图2是正确测量所用碎纸片质量时的场景，此时游码所处位置如图3所示，则他还应称量　 　 g的酒精； （2）小林组装的实验装置如图4所示，他在器材安装中的一处错误是　 　 ； （3）本实验中，燃料完全燃烧放出热量的多少是通过　 　 来反映的。 （4）正确组装实验装置后，小林用（1）中所称量的碎纸片和酒精分别进行实验，正确采集的数据如表所示，根据实验数据，小林却得出了与事实相反的实验结论：质量相同的碎纸片和酒精完全燃烧后，碎纸片放出的热量较多。你认为他在实验中最有可能遗漏的操作是　 　 。 温度 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽时的水温/℃ 水温的变化/℃ 酒精 20 65 45 碎纸片 20 80 60 四．计算题 1．某款以氢能为燃料的新能源汽车，行驶时受到的平均阻力为1200N，若匀速直线行驶35km所用时间为20min，氢气完全燃烧放出的热量如果全部被水吸收恰好能使250kg的水从25℃升温到85℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），求： （1）氢气完全燃烧放出的热量： （2）汽车牵引力的功率； （3）汽车发动机的效率。 2．所谓汽车发动机效率是指发动机牵引汽车前进所需能量与汽油完全燃烧产生内能的比值；当前汽油发动机的最高效率约为40%，暑假期间小凡全家驾车去西藏旅游，在高速公路上匀速行驶225km。所用时间是2.5h，消耗汽油20L（汽油完全燃烧），汽车发动机在这段时间内牵引力的功率为20kW。 （1）该汽车行驶过程的牵引力是多大？ （2）该汽车发动机的效率是多少？（已知p汽油＝0.8×103kg/m3，q汽油＝4.5×107J/kg） （3）假如小凡家的汽车采用了全新的压缩燃烧原理。效率达60%，则20L汽油可以让该车以同样的功率和速度行驶多长的距离？ 参考答案 一．选择题 1．【解答】解： A．热机的效率越高，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，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多，故A错误。 B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，多用在重型机器上，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，热机的效率越高说明有用功与总功的比值越大；功率表示做功的快慢，功率越高说明做功越快，效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系，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。 2．【解答】解：AB、根据比较不同燃料燃烧放出的热量大小和探究“不同物质吸热升温现象”两实验的要求，容器中被加热物质的质量都要相同，而探究“不同物质吸热升温现象”实验时，不需要控制燃料的质量相同，故A错误，B正确； C、甲组实验中，可以根据加热时间来比较吸热的多少，故C错误； D、乙组实验中，可以根据温度计示数的变化来比较吸热的多少，故D错误。 故选：B。 3．【解答】解：（1）热值是燃料本身的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，与燃料是否完全燃烧无关，与产生的热量无关，故AB错误、C正确； （2）由Q放＝mq可知，燃料燃烧放出的热量，与燃料的质量、热值和是否完全燃烧有关，与燃烧的温度无关，故D错误。 故选：C。 4．【解答】解： A、烧杯内的水温度升高，其内能增大；热量是热传递过程中传递的内能多少，不能用“含有”来修饰，故A错误； B、图中的BC段表示晶体的熔化过程，不断吸收热量，温度不变，但内能增大，所以该物质在B点的内能小于在C点的内能，故B错误； C、由Q＝cmΔt可知：当吸收的热量和质量都相同时，Δt越小比热容就越大； 由图象可知，此物质固态时在相同时间内温度升高10℃，而液态时温度升高5℃，故液态时的比热容大于固态时的比热容，故C正确； D、热值是燃料的一种特性，酒精灯中酒精燃烧的过程中，酒精的热值不变，故D错误； 故选：C。 5．【解答】解： A、热机消耗的燃料多、燃烧放出的热量多，但用来做有用功的能量可能更多，即效率可能更高，所以据消耗燃料的多少是不能判断热机效率大小的，故A错误； B、热传递中，热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，传递的不是温度，故B错误； C、由Q＝cmΔt可知，若没有外界做功时，同一物体，温度降低得越多，放出的热量越多；同一物体，温度降低的原因可能是对外做功，所以不一定放出热量，故C错误； D、生物体内水的比例很高，在外界环境温度升高时，生物体即使吸收较多的热量，由于水的比热容较大，体温不会升的过高；同理在外界环境温度降低时，由于水的比热容较大，即使放出较多的热量，体温也不会过低，所以生物体内的水分有助于调节生物体自身的温度，以免温度变化太快对生物体造成损害。故D正确。 故选：D。 6．【解答】解： （1）为了比较燃料的热值大小，要用不同的燃料，加热同种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出液体吸热多少和燃料燃烧放热多少，进而判断热值大小，则应选择甲、乙两图进行实验； 由题意知甲、乙两实验中液体的初温相等，末温t甲＞t乙，则Δt甲＞Δt乙， 由图甲、乙所示实验可知，两烧杯中的液体种类即比热容c、质量m都相同，由公式Q＝cmΔt可知，吸收的热量Q甲＞Q乙﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则燃料释放的热量Qa＞Qb，且燃料的质量相同，由Q放＝mq可知qa＞qb，即燃料a的热值比燃料b的大，故A错误，C正确； （2）为了比较两种液体的比热容，需要燃烧同种燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出升高温度的关系，进而判断两种液体比热容的大小关系，应选择甲、丙两图进行实验； 甲、丙所示实验中所用燃料种类与质量均相同，则燃料完全燃烧释放的热量相等，燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则液体吸收的热量Q甲＝Q丙﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 所以综合前面解答可知，乙图中液体1吸收的热量最少，故B错误； 甲、丙两实验中液体的初温相等，末温t甲＞t丙，则Δt甲＞Δt丙，即Δt1＞Δt2， 因为Q甲＝Q丙，液体质量m相等，升高的温度Δt1＞Δt2， 所以由c可知c1＜c2，即液体1的比热容比液体2的小，故D错误。 故选：C。 7．【解答】解： 由题意可知，在燃烧了质量相等的酒精、煤油和汽油，加热三个烧杯中质量相等的水时，乙杯水的温度升高的较低，即酒精燃烧产生的热量少，所以酒精的热值小，甲和丙两杯水升高的温度相同，且高于乙杯水升高的温度，说明煤油和汽油的热值相同，且大于酒精的热值；故D正确。 故选：D。 8．【解答】解：设甲的功率为P甲，乙的功率为P乙，效率为η甲，效率为η乙，汽油的热值为q，做功时间为t， 甲在时间t内做的有用功：W甲＝P甲t．乙在时间t内做的有用功：W乙＝P乙t。 则由题意知：P甲：P乙＝2：1，η甲：η乙＝30%：20%＝3：2； 甲在时间t内消耗的总能量：Q甲。 甲在时间t内的耗油量：m甲。 同理可以得到乙在时间t内的耗油量的表达式：m乙。 甲、乙两汽油机在相同时间内的耗油量之比： m甲：m乙：：：4：3。 故选：D。 二．填空题 1．【解答】解：木柴属于燃料，燃烧时发生化学反应，把自身储存的化学能转化为内能。热值是燃料本身的一种特性，只跟燃料种类有关，和燃料质量多少、有没有完全燃烧均无关。木柴在燃烧，但是燃料种类没变，所以热值不变。 故答案为：化学；不变。 2．【解答】解： （1）运载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； （2）为保证火箭安全，箭体上涂有一层特殊固体物质，在高温下先熔化，再汽化，因为熔化、汽化时要吸收大量的热，这样箭体的温度就不会太高。 故答案为：热值；吸。 3．【解答】解：水吸收的热量： Q吸＝cm水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J； 不计热量损失，根据Q吸＝Q放＝mq，所以需要完全燃烧煤气的质量： m0.016kg； 用煤气灶烧水的过程中，能量发生了转移，是通过热传递的方式使水的内能增加；热值是燃料的一种特性，未使用完的煤气的热值不变。 故答案为：6.72×105；0.016；热传递；不变。 4．【解答】解：（1）飞轮转速为3600r/min，则飞轮1s转动60r， 因为燃气对外做功一次，飞轮转动两周， 所以燃气对外做功30次； （2）5kg的柴油完全燃烧放出的热量： Q放＝mq＝5kg×4.3×107J/kg＝2.15×108J， 由η100%可得转化成的机械能： W机械＝Q放η＝2.15×108J×40%＝8.6×107J。 故答案为：30；8.6×107。 三．实验探究题 1．【解答】解： （1）把天平放在水平桌面上，将游码调到标尺左端的零刻线处；此时指针偏向右侧，说明天平的左侧上翘，平衡螺母应向左移动； 如图2和3所示，碎纸片的质量m＝5g+1.5g＝6.5g； 为了比较热值大小，要用相同质量的不同的燃料，所以则他还应称量6.5g的酒精； （2）由图4知，实验中温度计的玻璃泡碰到了容器底； （3）为了比较热值大小，要用相同质量的不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小； （4）实验中要用相同质量的不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，而小林却得出了与事实相反的实验结论：质量相同的碎纸片和酒精完全燃烧后，碎纸片放出的热量较多，可能是没有控制被加热水的质量相等。 故答案为：（1）左；6.5；（2）温度计的玻璃泡接触到了容器底；（3）温度计的示数变化；（4）控制被加热水的质量相等。 四．计算题 1．【解答】解：（1）氢气完全燃烧放出的热量等于水吸收的热量，氢气完全燃烧放出的热量为： Q放＝Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×250kg×（85℃﹣25℃）＝6.3×107J； （2）汽车匀速直线行驶，牵引力等于阻力，即F牵＝f阻＝1200N，行驶距离s＝35km＝3.5×104m， 牵引力做功， 牵引力的功率； （3）汽车发动机的效率。 答：（1）氢气完全燃烧放出的热量为6.3×107J； （2）汽车牵引力的功率为3.5×104W； （3）汽车发动机的效率66.7%。 2．【解答】解：（1）汽车速度： v25m/s， 由PFv得汽车牵引力： F800N； （2）由ρ得汽油质量： m＝ρV＝0.8×103kg/m3×20×10﹣3m3＝16kg， 汽油完全燃烧放出的热量： Q总＝mq＝16kg×4.5×107J/kg＝7.2×108J， 由P得牵引力做功： W有用1＝Pt＝20000W×2.5×3600s＝1.8×108J， 汽车发动机的效率： η1100%100%＝25%； （3）由η得效率达60%后牵引力做的功： W有用2＝Q总η2＝7.2×108J×60%＝4.32×108J， 由P得行驶的时间： t2.16×104s， 由v得行驶路程： s＝vt＝25m/s×2.16×104s＝5.4×105m。 答：（1）该汽车行驶过程的牵引力是800N； （2）该汽车发动机的效率是25%； （3）20L汽油可以让该车以同样的功率和速度行驶5.4×105m。 学科网（北京）股份有限公司 $