14.3热机的效率 （典例探究+分层训练+链接中考）同步学案 2026-2027学年人教版九年级物理全一册

该初中物理导学案聚焦“热机的效率”，核心涵盖燃料热值（定义、公式、特性）和热机效率（概念、计算、提高方法）。通过“探究不同燃料放热能力”实验导入，用等质量酒精与干木柴加热相同水，观察水温差异引出热值，衔接能量转化知识，搭建从燃料特性到热机能量利用的学习支架。 资料特色显著，含实验探究（科学探究）、思维导图（知识结构化）、易错提示（概念辨析）、A-B-C分层训练（基础到创新）及中考链接（实战应用）。助力学生建立能量观念，通过典例与计算培养科学思维，强化节约能源的科学态度，提升自主学习与应试能力。

14.3热机的效率 🎯【学习目标与重难点】 1、认识燃料的热值，熟记相关计算公式，知道热值是燃料本身的特性。 2、了解热机工作的能量损耗，理解热机效率的含义，会进行简单的热机效率计算。 3、掌握提高热机效率的方法，树立节约能源、保护环境的意识。 教学重点：热机效率的概念理解与公式计算。 教学难点:结合能量流向图分析热机工作过程中的能量损失，理解热机效率不可能达到100%的原因。 📑 资料板块导航 自主预习 实验探究 A-B-C分层训练 A组 基础过关 思维导图 易错提示 B组 提升拔高 典例题型归纳 链接中考真题 C组 思维创新 📖 自主预习 知识点1 燃料的热值 1.定义：某种燃料①完全燃烧放出的热量与其质量之比。 2.数值：1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 3.单位：焦/千克，即“J/kg”。 4.公式：②，其中Q 表示燃料完全燃烧放出的热量，m 表示燃料的质量，q 表示该燃料的热值。 5.物理意义：表示燃料完全燃烧时③放热本领大小。 相关热量计算 （1）固体或液体燃料完全燃烧放出的热量：④。 （2）气体燃料完全燃烧放出的热量：⑤。 知识点2 热机的效率 1.定义：热机工作时，用来做⑥有用功的那部分能量与⑦燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机的效率。 2.表达式：⑧。由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总⑨小于1。 3.物理意义：热机效率表示了使用热机时对燃料的⑩利用率的高低 ，因此热机效率是描述热机性能的一个重要指标。 4.提高燃料利用率的途径： a.让燃料⑪充分燃烧； b.减少⑫热量（能量）的散失； c.设法利用废气的能量； d.保证良好的⑬润滑。 ⚗️ 实验探究 实验：探究不同燃料放热能力 思考：用质量相同的酒精和干木柴分别给两杯完全相同的水加热，水升高的温度相同吗？ 实验过程： 1. 称取质量相同的酒精和干木柴各5g 2. 称取两杯质量相同和初温相同的水2000g 3. 在相同环境中，使用酒精和干木柴给水加热，直至燃料燃尽，用温度计分别测出两杯水的末温，计算出升高的温度，并记录数据。 实验数据： 用质量相同的酒精和干木柴分别给两杯完全相同的水加热，两杯水升高的温度不同，用酒精加热的水升高的温度多。 这说明：相同环境下，燃烧酒精放出的热量比干木柴多。（为了比较燃料的特性，引入了“热值”这一物理量） 🗺️ 知识思维导图 ⚠️ 易错提示 （1）“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽。1 kg的某种燃料，只有在完全燃烧时放出热量的大小，在数值上才等于这种燃料的热值。如果没有完全燃烧，放出的热量比按热值计算出的热量要小。 （2）热值是燃料本身的一种性质,它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧、放出热量的多少均没有关系，同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值不同。 🔬 典例题型归纳 题型1 燃料的热值 【典例1-1】汽车油箱中的柴油用去了一半，则剩下的柴油（    ） A．比热容和热值均变为原来的一半 B．热值为原来的一半，比热容不变 C．比热容为原来的一半，热值不变 D．比热容和热值均不变 【答案】D 【详解】柴油用去了一半，质量和体积均减小一半，而比热容、热值都是物质的一种特性，不随质量和体积的变化而变化，故剩下的柴油热值与比热容都不变。 故选D。 【典例1-2】火星探测器“天问一号”的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。若该火箭发射时携带了液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是 J，可以将 kg初温为20℃的水加热至沸腾。[，，当地大气压为1标准大气压，不计热量损失］ 【答案】 【详解】[1]液态氢燃料完全燃烧放出的热量是 [2]在一标准大气压下，这些热量全部用来给水加热，使水由20℃加热至沸腾。水的质量为 【典例1-3】如图所示的“自嗨锅”是当下一种时尚快餐，很受年轻人喜爱。现用它里面的发热包将500g水从20℃加热至100℃，已知c水=4.2×103 J/（kg·℃），q酒精=3×107 J/kg； (1)求水吸收的热量是多少J？ (2)不考虑热损失，这些热量由燃烧酒精提供，则至少需要多少kg的酒精？ 【答案】(1)1.68×105 (2)5.6×10-3 【详解】（1）将500g水从20℃加热至100℃，水吸收的热量 （2） 不考虑热损失，这些热量由燃烧酒精提供，则需要燃烧酒精质量 题型2 热机的效率 【典例2-1】关于热机和锅炉的效率，下列说法中正确的是（　　） A．热机做的有用功越多，效率一定越高 B．热机和锅炉使用的燃料的热值越大，它们的效率越高 C．向锅炉内多加些煤，加大火力可以提高锅炉的效率 D．热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高 【答案】D 【详解】A．热机的效率不仅取决于有用功的多少，还与燃料完全燃烧放出的能量有关。仅有用功多，若燃料燃烧放出的能量更多，效率不一定高，故A错误。 B．热机和锅炉的效率与燃料的热值大小无关，热值是燃料本身的属性，效率取决于有用功和燃料燃烧放出的热量的比值，故B错误。 C．向锅炉内多加煤，加大火力，不能保证燃料完全燃烧，也不能保证有效利用的热量增加，效率不一定提高，故C错误。 D．热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，即燃料完全燃烧放出的能量越少，根据效率公式，效率一定越高，故D正确。 故选D。 【典例2-2】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的汽油可以输出 J的有用功，若汽油燃烧不充分，汽油的热值将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。根据汽油机的能量流向图，提出一条提高该汽油机效率的措施： 。（汽油的热值为 ） 【答案】 30% 不变 加润滑油，减小摩擦 【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，与燃料的质量关、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。 [4]由能量流向图可知，机械各部分之间的摩擦损失部分能量，可以针对此提出提高热机效率的措施：加润滑油，减小摩擦。 某物理兴趣小组的同学，用碳炉给水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在内完全燃烧了的木炭，水的比热容为，木炭的热值约为（水的密度为）求： (1)木炭完全燃烧产生的热量； (2)经过时间加热，水所吸收的热量； (3)煤炉烧水时的热效率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）完全燃烧了的木炭，放出的热量为 （2）经过时间加热，水升高的温度为 水的质量为 水所吸收的热量为 （3）煤炉烧水时的热效率 ✍️ A-B-C分层训练 🔹 A组 基础过关 1．关于燃料的热值及能量守恒，以下说法正确的是（    ） A．燃料的质量越大，热值越大 B．燃烧某种燃料放出的热量，则这种燃料的热值为 C．燃料的热值与燃料的质量和燃烧状况无关 D．因为能量守恒，所以“永动机”可以制成 【答案】C 【详解】AC．燃料的热值仅与燃料的种类有关，与其质量、燃烧情况无关，如一堆煤和一块同样的煤的热值相同，故A错误，C正确； B．热值的定义：在物理学中，把某种燃料完全燃烧时所放出的热量与燃料质量的比叫做这种燃料的热值，热值的定义要求燃料‘完全燃烧’，题中并未说明，因此不能断定该燃料的热值就是”。故B错误； D．能量守恒定律指出：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，在转移和转化的过程中，总量保持不变。而永动机要求不消耗能量却能持续对外做功，这就要求机器在运行过程中“无中生有”地产生能量，显然违反了能量守恒定律，故D错误。 故选C。 2．下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】AB．由图乙可知，废气带走的能量占比最大，为40%，故AB错误； C．该汽油机的效率为 故C错误； D．减少机械摩擦可以降低能量的损失，能提高汽油机效率，故D正确。 故选D。 3．200g酒精完全燃烧放出的热量是，则酒精的热值为______J/kg，如果酒精燃烧不充分，它释放出的热量会变______（选填“少”或“多”）；酒精用去一半，剩余酒精的热值______（选填“变小”“不变”或“变大”）。 【答案】 少 不变 【详解】[1]酒精的质量 由得，酒精的热值 [2]如果酒精燃烧不充分，有一部分不能燃烧，它释放出的热量会变少。 [3]热值是燃料本身的一种属性，热值与燃料的种类有关。酒精用掉一半，剩余的一半还是酒精，燃料的种类不变，剩余酒精的热值不变。 4．某台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min，在1s内汽油机对外做功______次。若该汽油机的效率为30%，汽油机在某段时间完全燃烧了400g汽油，则汽油完全燃烧放出的热量为______J，汽油机输出的有用机械功为______J。（） 【答案】 10 【详解】[1]单缸四冲程汽油机一个工作循环内，飞轮转2圈，对外做功1次，某台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min，即飞轮1min转1200圈，则飞轮1s转20圈，对外做功10次。 [2]汽油完全燃烧放出的热量为 [3]汽油机输出的有用机械功为 5．燃料的利用和环境保护 （1）燃料燃烧时能量的转化：________能转化为________能 （2）热值 ①定义：一定质量的某种燃料________，化学能转化为内能的量（放出的热量）与其________ 的比 ②公式：________（固体、液体燃料）或（气体燃料） ③单位：________（固体、液体燃料）或（气体燃料） 【答案】 化学 内 完全燃烧 质量 J/kg 【详解】【小题1】[1][2]燃料具有化学能，燃烧时发生化学反应，将化学能转化为内能（表现为放出热量，使周围温度升高 ）。 【小题2】[3][4]热值的定义：一定质量的某种燃料完全燃烧时，化学能转化为内能的量（放出的热量）与其质量（对于固体、液体燃料 ）或体积（对于气体燃料 ）的比 。完全燃烧是指燃料燃烧得很充分，最大限度释放能量的状态，这样定义能准确反映燃料释放能量的特性。 [5]根据定义可得对于固体、液体燃料，热值公式。 [6]固体、液体燃料热值的单位是，读作 “焦每千克”，表示1千克的某种燃料完全燃烧放出的热量是多少焦耳。 6．热机的效率 (1)定义：用来做__________的这部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫作热机的效率。 (2)定义式：___________________。 (3)热机的效率总是__________1。 【答案】(1)有用功 (2) (3)小于 【详解】（1）热机燃料完全燃烧放出的热量，并不能全部用来做有用功，有很大一部分会被排放掉。用来做有用功的这部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫作热机的效率。 （2）热机效率的定义式（其中η表示热机效率，W有表示热机做的有用功，Q放表示燃料完全燃烧放出的热量）。 （3）热机工作时，有一部分能量被排放掉，还要克服摩擦力做额外功，有用功总小于燃料燃烧释放的能量，所以热机的效率总是小于1。 7．如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内液体的初温和质量相同。 (1)为比较不同物质的比热容，应选择______两图装置进行实验。实验中通过比较______（选填“加热时间”或“升高的温度”）来比较物质吸收热量的多少； (2)比较不同燃料的热值，应选择______两图装置进行实验。实验中，需等待燃料______（选填“燃烧相同的时间”或“燃烧相同的质量”），然后通过比较______（选填“加热时间”或“升高的温度”）来比较热值的大小； (3)通过实验得到的燃料热值与实际相比要偏______（选填“大”或“小”）。 【答案】(1) 甲、丙 加热时间 (2) 甲、乙 燃烧相同的质量 升高的温度 (3)小 【详解】（1）[1]比较不同物质的比热容，应使用相同的热源，被加热物质的种类不同，通过温度的变化来判断不同液体的吸热能力，所以应选择甲、丙两图进行实验。 [2]根据转换法可知，实验通过加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少，加热时间越长表示液体吸收的热量越多。 （2）[1]比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类相同而燃料不同，故应选择甲、乙两图进行实验。 [2]实验过程中应该控制燃料燃烧的质量相同，所以应该在燃料燃尽之后或燃烧相同的质量去比较液体升高的温度。 [3]通过比较液体升高的温度来比较热值的大小，即升高的温度越高，说明燃料放出的热量越多，热值越大。 （3）燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收，存在热损失，即水吸收的热量会小于燃料完全燃烧放出的热量，由可知，计算得出的热值将比燃料的真实热值偏小。 8．如图甲所示，2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。 (1)载人飞船随火箭发射过程中，载人飞船的机械能__________（选填“增大”“减小”或“不变”）； (2)长征二号F遥二十运载火箭的燃料选用密度小、__________（选填“比热容”或“热值”）大的气体燃料，采用降低温度和压缩体积的方法使其液化。燃料燃烧时将燃料的__________能转化为内能； (3)如图乙所示，“喷水降温降噪系统”主要是通过__________的方式减少火箭发射台的内能，从而达到保护火箭发射台的效果； (4)2025年4月30日，神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图丙所示，神舟十九号返回舱进入地球时，看上去像一个大火球，是因为返回舱通过大气层时，与大气层摩擦，__________能转化为__________能，通过__________的方法改变了返回舱的内能。 【答案】(1)增大 (2) 热值 化学 (3)热传递 (4) 机械 内 做功 【详解】（1）载人飞船随火箭发射过程中，飞船的高度与速度不断增大，则动能与势能不断增大，载人飞船的机械能增大。 （2）[1]等质量的不同种燃料，热值大的燃料完全燃烧放出的热量更多，长征二号遥二十运载火箭的燃料选用密度小、热值大的气体燃料。 [2]燃料在燃烧过程中，通过化学变化，产生高温高压的气体，将化学能转化为内能。 （3） 喷水降温是利用水汽化吸热的原理降温的，故主要是通过热传递的方式减少火箭发射台的内能。 （4）[1][2][3]神舟十九号返回舱进入地球大气层时，高度速度不断减小，与大气层摩擦，温度快速上升，机械能不断减小，故将机械能转化为内能，通过做功的方法改变了返回舱的内能。 🔸 B组 提升拔高 9．在“比较不同物质的吸热能力”实验中，小源用如图甲所示的同一个实验装置分别加热200g的水和煤油，用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图乙，加热3min，刚好消耗了4g酒精。若单位时间内水吸收的热量与煤油吸收的热量相等，已知，，下列分析正确的是（    ） A．煤油的末温比水的高，所以吸热能力更强 B．煤油的比热容是 C．该酒精灯的加热效率为 D．加热，煤油吸收热量 【答案】D 【详解】A．由图可知，加热相同的时间，即吸收相同的热量，煤油升高的温度较高，煤油吸热能力弱，故A错误； B．加热4min时，二者吸收热量相等，煤油升高温度Δt煤油=100℃-20℃=80℃ 水升高的温度Δt水=60℃-20℃=40℃ 水和煤油的质量相等，由可知，比热容与升高的温度成反比，煤油的比热容 故B错误； C．酒精燃烧3min消耗4g酒精，放出的热量 由图乙可知，加热3min水升高的温度为Δt水′=50℃-20℃=30℃ 水吸收的热量Q吸=c水m水Δt水′=4.2×103J/(kg·℃)×0.2kg×30℃=2.52×104J 该酒精灯的加热效率为 故C错误； D．加热4min，200g煤油吸热温度升高Δt煤油=100℃-20℃=80℃ 吸收的热量Q煤油=c煤油mΔt煤油=2.1×103J/(kg·℃)×0.2kg×80℃=3.36×104J 故D正确。 故选D。 10．关于燃料的热值，下列说法正确的是（   ） A．提供充足的氧气，让燃料更充分地燃烧，可以提高燃料的热值 B．根据热值计算公式可知，减小m可以提高热值 C．燃料的热值只与燃料的种类有关 D．一点就着的纸比很难引燃的煤块热值高 【答案】C 【详解】1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值；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。 A．燃料的热值与燃料的燃烧情况无关，所以增加供氧量，不能提高燃料的热值，故A错误； B．完全燃烧1kg某种燃料放出的热量叫做这种燃料的热值，与燃料的质量，故B错误； C．燃料的热值是燃料的一种特性，热值的大小与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧程度无关，故C正确； D．热值大小与燃料是否容易燃烧无关，故D错误。 故选C。 11．甲、乙两种燃料完全燃烧放出的热量与其质量的关系图像如图所示，下列分析正确的是（   ） A．甲燃料的热值小于乙燃料的热值 B．完全燃烧甲、乙两种燃料放出相同的热量，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．由图像可知，燃料燃烧放出的热量越多，其质量一定越大 【答案】C 【详解】A．由图像可知，质量相同时，甲完全燃烧放出的热量大于乙完全燃烧放出的热量，由可知，甲燃料的热值大于乙燃料的热值，故A错误； B．在图像中取甲、乙完全燃烧放出相同的热量的两点，比较横坐标，可以看出所需乙燃料的质量更大，故B错误； C．在图像中取完全燃烧甲、乙质量相同的两点，比较纵坐标，可以看出甲放出的热量更多，故C正确； D．由图像可知，同种燃料完全燃烧放出的热量与质量成正比，则燃料完全燃烧放出的热量越多，其质量一定越大，不同燃料燃烧放出的热量越多，其质量不一定越大。故D错误。 故选C。 12．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：小明准备自制一支液体温度计，应选液体 _____ （选填“1”或“2”）作为测温液体；不计热量损失，燃料A和B的热值之比为 ________ 。 【答案】(1)16 (2)乙、丙 (3) 2 【详解】（1）由图可知，温度计的分度值为1℃，示数越往上越大，因此是零上，所以示数为16℃。 （2）比较不同燃料热值大小，应控制被加热液体的种类相同，燃料的种类不同，所以应选择图1中的乙、丙两组实验。因为乙、丙两组实验中被加热的都是液体2，而燃料分别是A和B。 （3）[1]根据控制变量法的思想，要想比较不同物质的比热容，应选用相同的加热装置加热相同时间，观察两种物质的温度变化量，通过图1中的甲、丙两个装置可比较液体1和液体2的比热容。 由图像3可知，甲、丙两个装置加热相同的时间，即吸收的热量相同，丙中液体升高的温度大于甲中液体升高的温度，液体的质量相同，根据可得，甲中液体的比热容大于丙中液体的比热容，即液体2的比热容较小。 自制温度计应选择比热容较小的液体，这样相同质量的液体吸收相同的热量，温度升高得多，灵敏度高。所以应选液体2作为测温液体。 [2]因为比较燃料A和B的热值选用的是乙、丙两组实验，燃料A和B的质量相同，燃料燃烧放出的热等于液体吸收的热量。通过比较图3的乙丙实验数据，则有 13．藕粉圆子是盐城的传统美食，小鹿在家煮粉圆子时，他先把2kg、温度为20℃的水倒入燃气灶上的锅中加热，这是通过______的方式增加了水的内能。当水温升高到30℃时，水吸收的热量为______J，用天然气煮比用木材消耗的质量小，是因为天然气的______比木材大[c水=4.2×103J/(kg·℃)]。 【答案】 热传递 8.4×104 热值 【详解】[1]改变内能的方式有做功和热传递，水倒入燃气灶上的锅中加热，水吸收热量，温度升高，内能增大，是通过热传递的方式增加水的内能。 [2]水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(30℃-20℃)=8.4×104J [3]加热水时，燃料放出相同的热量，用天然气煮比用木材消耗的质量小，根据Q放=mq可知，是因为天然气的热值比木材大。 14．燃料的种类多种多样，火箭发射探测器使用液态氢做燃料，原因是氢的______大。小明家使用清洁能源天然气，他家的天然气灶将质量为2kg，初温为20℃的水烧开（标准大气压下），已知该天然气灶的热效率为40%，则此过程中需要消耗天然气______m3。已知水的比热容为J/(kg·℃)，天然气的热值为J/m3。 【答案】 热值 0.04 【详解】[1]火箭发射探测器使用液态氢做燃料，原因是液态氢的热值大，由知道 ，完全燃烧相同质量的液态氢和其他燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量。 [2]水吸收的热量 由可知，天然气完全燃烧放出的热量 由可知，消耗天然气的体积 15．小涛在郊游时用丁烷气炉烧开水，将壶中的水从加热到，完全燃烧了的丁烷气体。已知丁烷气体的热值为，水的比热容是。试求： (1)水吸收的热量是多少？ (2)丁烷气体完全燃烧放出的热量是多少？ (3)丁烷气炉烧水的效率是多少？ 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）水吸收的热量 （2）丁烷气体完全燃烧放出的热量 （3）丁烷气炉烧水的效率 16．某同学用如图所示装置测量酒精的热值。他在烧杯中加入300g水，调好装置后进行加热，使初温为的水温度升高了，测得此过程中消耗了6g酒精。 (1)此过程中水吸收的热量是多少？ (2)假设酒精燃烧放出的热量与水吸收的热量相等，则酒精的热值是多少？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）水吸收的热量Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×0.3kg×50℃=6.3×104J （2）酒精的质量m酒精=6g=0.006kg 由于酒精燃烧放出的热量与水吸收的热量相等，则Q放=Q吸=6.3×104J 根据Q放=m酒精q酒精可得酒精的热值 🔺 C组 思维创新 17．某同学随家人户外露营时用酒精炉给的水加热，同时他绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在内完全燃烧了的酒精，水的比热容为，酒精的热值约为。求： (1)酒精完全燃烧产生的热量； (2)经过时间加热，水所吸收的热量； (3)酒精炉烧水时的热效率； (4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧煤气的质量。（煤气的热值为，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收） 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）酒精完全燃烧产生的热量 （2）由图像可知，经过时间加热，水的温度从20℃升高到80℃，则水所吸收的热量 （3）酒精炉烧水时的热效率 （4）改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧煤气的质量为 18．如图所示是一个容积为的太阳能热水器，每平方米面积上得到太阳辐射的能量平均为。某次给太阳能热水器加满水，让其工作一段时间后，水温由20℃上升到50℃。已知热水器上集热管接收太阳能的有效面积为，水吸收太阳能的效率为50%，水的比热容为，水的密度为。求： (1)水吸收的热量； (2)集热管工作的时长； (3)已知某天然气灶的效率为50%，使用太阳能热水器把同样一箱水加热到相同的温度可以节约天然气的体积。（不计能量损耗，已知天然气的热值） 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）水的质量为 则水吸收的热量 （2）得到太阳辐射的能量为 每平方米面积上得到太阳辐射的能量平均为，则集热管工作的时长 （3）天然气完全燃烧放出的热量为 则可以节约天然气的体积 🏆链接中考真题 一、单选题 1．（2025·山东淄博·中考真题）花馍是一种传统美食，以下有关用燃气灶蒸花馍的说法正确的是（　　） A．燃气燃烧时，化学能转化为内能 B．燃气燃烧越充分，其热值就越大 C．花馍的内能是通过做功的方式增大的 D．刚出锅的花馍温度高，含有的热量多 【答案】A 【知识点】热传递改变物体的内能、温度、热量与内能的区别与联系、热值的概念、单位和物理意义、能量的转化 【详解】A．燃气燃烧时，发生化学反应，将燃料的化学能转化为内能，故A正确； B．热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧以及放热多少等因素无关，故B错误； C．花馍的内能是通过热传递的方式增大的，故C错误； D．热量是过程量，不是状态量，只能说“传递热量”或者“吸收”“放出”热量，不能说“含有”热量，故D错误。 故选A。 2．（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 【知识点】计算物体温度变化时的吸放热、热值的公式及相关计算、加热效率的计算 【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。 【详解】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。 二、填空题 3．（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 【知识点】比热容的概念、单位和物理意义、火箭的构造与工作原理、热机工作过程中的能量转化、热值的概念、单位和物理意义 【详解】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。 4．（2026·四川广元·中考真题）某品牌油电混动汽车在一平直公路上匀速行驶时，先用热效率为30%的汽油机输出动力，行驶5km后消耗汽油0.25kg，则该车受到的阻力大小为________N；在汽油机工作的同时，电池系统会回收汽油完全燃烧释放能量的12%，若把回收的这些能量用于电机驱动该车，让其在这条公路上仍以原来的速度匀速行驶，则还可以再多行驶________km。（已知汽油热值，电机系统工作时效率为80%，不考虑动力传输中能量损失） 【答案】 690/ 1.6 【知识点】二力或多力平衡问题、功的计算和估算、热值的公式及相关计算、热机效率的计算 【详解】汽油完全燃烧放出的热量 汽油机做的有用功 汽车匀速行驶时牵引力等于阻力，则 回收的能量为 电机的有用功为 可额外行驶的距离 三、实验题 5．（2026·黑龙江·中考真题）跨学科实践：制作简易蒸汽机模型 【项目提出】 了解热机的原理，制作简易蒸汽机模型。 【项目实施】 将一支去掉笔芯和笔尾的中性笔，笔尖朝外，插入一个装有约半罐水的易拉罐中，用胶将罐的开口处密封。再将易拉罐放在如图所示的支架上，使笔尖对准小风扇。点燃酒精灯，过一会儿扇叶转动起来。 【项目交流】 (1)气流冲击使风车转起来，这与热机的________冲程原理相同。 (2)实验中若闻到酒精气味，属于________现象。 (3)喷气时，笔尖应对准风车的________（选填“扇叶”或“轴心”），能使风车转动得更快。 (4)实验时，发现喷出的水汽较少，风车转动较慢，改进方法是________。 A．向酒精灯内添加酒精 B．将酒精灯改换为煤油灯（） 【答案】(1)做功 (2)扩散 (3)扇叶 (4)B 【知识点】力的三要素对力的作用效果的影响、扩散现象、汽油机的构造与工作过程、比较不同燃料的热值大小 【详解】（1）高温气流冲击风车，内能转化为机械能；热机做功冲程中燃气推动活塞，同样是内能转化为机械能，原理一致。 （2）酒精分子无规则运动扩散到空气中，人闻到酒精气味，属于扩散现象。 （3）气流冲击扇叶才能给扇叶施加推力，冲击轴心无法产生转动动力，因此笔尖应对准扇叶。 （4）喷出的水汽少、风车慢，是因为供热不足，水难以快速大量汽化成水蒸气。 A．仅添加酒精，单位时间内火焰放出的热量不变，加热效果无明显提升，故A不符合题意； B．煤油热值更大，相同质量燃料放出更多热量，加快水的汽化，产生更多高速水蒸气冲击风车，故B符合题意。 故选B。 四、计算题 6．（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) 【知识点】计算物体温度变化时的吸放热、热值的公式及相关计算、加热效率的计算 【详解】（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 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $ 14.3热机的效率 🎯【学习目标与重难点】 1、认识燃料的热值，熟记相关计算公式，知道热值是燃料本身的特性。 2、了解热机工作的能量损耗，理解热机效率的含义，会进行简单的热机效率计算。 3、掌握提高热机效率的方法，树立节约能源、保护环境的意识。 教学重点：热机效率的概念理解与公式计算。 教学难点:结合能量流向图分析热机工作过程中的能量损失，理解热机效率不可能达到100%的原因。 📑 资料板块导航 自主预习 实验探究 A-B-C分层训练 A组 基础过关 思维导图 易错提示 B组 提升拔高 典例题型归纳 链接中考真题 C组 思维创新 📖 自主预习 知识点1 燃料的热值 1.定义：某种燃料①____________放出的热量与其质量之比。 2.数值：1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 3.单位：焦/千克，即“J/kg”。 4.公式：②__________，其中Q 表示燃料完全燃烧放出的热量，m 表示燃料的质量，q 表示该燃料的热值。 5.物理意义：表示燃料完全燃烧时③________本领大小。 相关热量计算 （1）固体或液体燃料完全燃烧放出的热量：④__________。 （2）气体燃料完全燃烧放出的热量：⑤________________。 知识点2 热机的效率 1.定义：热机工作时，用来做⑥_________的那部分能量与⑦_____________________之比叫热机的效率。 2.表达式：⑧___________。由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总⑨______1。 3.物理意义：热机效率表示了使用热机时对燃料的⑩_____________，因此热机效率是描述热机性能的一个重要指标。 4.提高燃料利用率的途径： a.让燃料⑪________燃烧； b.减少⑫________的散失； c.设法利用废气的能量； d.保证良好的⑬________。 ⚗️ 实验探究 实验：探究不同燃料放热能力 思考：用质量相同的酒精和干木柴分别给两杯完全相同的水加热，水升高的温度相同吗？ 实验过程： 1. 称取质量相同的酒精和干木柴各5g 2. 称取两杯质量相同和初温相同的水2000g 3. 在相同环境中，使用酒精和干木柴给水加热，直至燃料燃尽，用温度计分别测出两杯水的末温，计算出升高的温度，并记录数据。 实验数据： 用质量相同的酒精和干木柴分别给两杯完全相同的水加热，两杯水升高的温度不同，用酒精加热的水升高的温度多。 这说明：相同环境下，燃烧酒精放出的热量比干木柴多。（为了比较燃料的特性，引入了“热值”这一物理量） 🗺️ 知识思维导图 ⚠️ 易错提示 （1）“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽。1 kg的某种燃料，只有在完全燃烧时放出热量的大小，在数值上才等于这种燃料的热值。如果没有完全燃烧，放出的热量比按热值计算出的热量要小。 （2）热值是燃料本身的一种性质,它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧、放出热量的多少均没有关系，同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值不同。 🔬 典例题型归纳 题型1 燃料的热值 【典例1-1】汽车油箱中的柴油用去了一半，则剩下的柴油（    ） A．比热容和热值均变为原来的一半 B．热值为原来的一半，比热容不变 C．比热容为原来的一半，热值不变 D．比热容和热值均不变 【典例1-2】火星探测器“天问一号”的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。若该火箭发射时携带了液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是 J，可以将 kg初温为20℃的水加热至沸腾。[，，当地大气压为1标准大气压，不计热量损失］ 【典例1-3】如图所示的“自嗨锅”是当下一种时尚快餐，很受年轻人喜爱。现用它里面的发热包将500g水从20℃加热至100℃，已知c水=4.2×103 J/（kg·℃），q酒精=3×107 J/kg； (1)求水吸收的热量是多少J？ (2)不考虑热损失，这些热量由燃烧酒精提供，则至少需要多少kg的酒精？ 题型2 热机的效率 【典例2-1】关于热机和锅炉的效率，下列说法中正确的是（　　） A．热机做的有用功越多，效率一定越高 B．热机和锅炉使用的燃料的热值越大，它们的效率越高 C．向锅炉内多加些煤，加大火力可以提高锅炉的效率 D．热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高 【典例2-2】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的汽油可以输出 J的有用功，若汽油燃烧不充分，汽油的热值将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。根据汽油机的能量流向图，提出一条提高该汽油机效率的措施： 。（汽油的热值为 ） 【典例2-3】某物理兴趣小组的同学，用碳炉给水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在内完全燃烧了的木炭，水的比热容为，木炭的热值约为（水的密度为）求： (1)木炭完全燃烧产生的热量； (2)经过时间加热，水所吸收的热量； (3)煤炉烧水时的热效率。 ✍️ A-B-C分层训练 🔹 A组 基础过关 1．关于燃料的热值及能量守恒，以下说法正确的是（    ） A．燃料的质量越大，热值越大 B．燃烧某种燃料放出的热量，则这种燃料的热值为 C．燃料的热值与燃料的质量和燃烧状况无关 D．因为能量守恒，所以“永动机”可以制成 2．下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 3．200g酒精完全燃烧放出的热量是，则酒精的热值为______J/kg，如果酒精燃烧不充分，它释放出的热量会变______（选填“少”或“多”）；酒精用去一半，剩余酒精的热值______（选填“变小”“不变”或“变大”）。 4．某台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min，在1s内汽油机对外做功______次。若该汽油机的效率为30%，汽油机在某段时间完全燃烧了400g汽油，则汽油完全燃烧放出的热量为______J，汽油机输出的有用机械功为______J。（） 5．燃料的利用和环境保护 （1）燃料燃烧时能量的转化：________能转化为________能 （2）热值 ①定义：一定质量的某种燃料________，化学能转化为内能的量（放出的热量）与其________ 的比 ②公式：________（固体、液体燃料）或（气体燃料） ③单位：________（固体、液体燃料）或（气体燃料） 6．热机的效率 (1)定义：用来做__________的这部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫作热机的效率。 (2)定义式：___________________。 (3)热机的效率总是__________1。 7．如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内液体的初温和质量相同。 (1)为比较不同物质的比热容，应选择______两图装置进行实验。实验中通过比较______（选填“加热时间”或“升高的温度”）来比较物质吸收热量的多少； (2)比较不同燃料的热值，应选择______两图装置进行实验。实验中，需等待燃料______（选填“燃烧相同的时间”或“燃烧相同的质量”），然后通过比较______（选填“加热时间”或“升高的温度”）来比较热值的大小； (3)通过实验得到的燃料热值与实际相比要偏______（选填“大”或“小”）。 8．如图甲所示，2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。 (1)载人飞船随火箭发射过程中，载人飞船的机械能__________（选填“增大”“减小”或“不变”）； (2)长征二号F遥二十运载火箭的燃料选用密度小、__________（选填“比热容”或“热值”）大的气体燃料，采用降低温度和压缩体积的方法使其液化。燃料燃烧时将燃料的__________能转化为内能； (3)如图乙所示，“喷水降温降噪系统”主要是通过__________的方式减少火箭发射台的内能，从而达到保护火箭发射台的效果； (4)神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图丙所示，神舟十九号返回舱进入地球时，看上去像一个大火球，是因为返回舱通过大气层时，与大气层摩擦，__________能转化为__________能，通过__________的方法改变了返回舱的内能。 🔸 B组 提升拔高 9．在“比较不同物质的吸热能力”实验中，小源用如图甲所示的同一个实验装置分别加热200g的水和煤油，用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图乙，加热3min，刚好消耗了4g酒精。若单位时间内水吸收的热量与煤油吸收的热量相等，已知，，下列分析正确的是（    ） A．煤油的末温比水的高，所以吸热能力更强 B．煤油的比热容是 C．该酒精灯的加热效率为 D．加热，煤油吸收热量 10．关于燃料的热值，下列说法正确的是（   ） A．提供充足的氧气，让燃料更充分地燃烧，可以提高燃料的热值 B．根据热值计算公式可知，减小m可以提高热值 C．燃料的热值只与燃料的种类有关 D．一点就着的纸比很难引燃的煤块热值高 11．甲、乙两种燃料完全燃烧放出的热量与其质量的关系图像如图所示，下列分析正确的是（   ） A．甲燃料的热值小于乙燃料的热值 B．完全燃烧甲、乙两种燃料放出相同的热量，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．由图像可知，燃料燃烧放出的热量越多，其质量一定越大 12．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：小明准备自制一支液体温度计，应选液体 _____ （选填“1”或“2”）作为测温液体；不计热量损失，燃料A和B的热值之比为 ________ 。 13．藕粉圆子是盐城的传统美食，小鹿在家煮粉圆子时，他先把2kg、温度为20℃的水倒入燃气灶上的锅中加热，这是通过______的方式增加了水的内能。当水温升高到30℃时，水吸收的热量为______J，用天然气煮比用木材消耗的质量小，是因为天然气的______比木材大[c水=4.2×103J/(kg·℃)]。 14．燃料的种类多种多样，火箭发射探测器使用液态氢做燃料，原因是氢的______大。小明家使用清洁能源天然气，他家的天然气灶将质量为2kg，初温为20℃的水烧开（标准大气压下），已知该天然气灶的热效率为40%，则此过程中需要消耗天然气______m3。已知水的比热容为J/(kg·℃)，天然气的热值为J/m3。 15．小涛在郊游时用丁烷气炉烧开水，将壶中的水从加热到，完全燃烧了的丁烷气体。已知丁烷气体的热值为，水的比热容是。试求： (1)水吸收的热量是多少？ (2)丁烷气体完全燃烧放出的热量是多少？ (3)丁烷气炉烧水的效率是多少？ 16．某同学用如图所示装置测量酒精的热值。他在烧杯中加入300g水，调好装置后进行加热，使初温为的水温度升高了，测得此过程中消耗了6g酒精。 (1)此过程中水吸收的热量是多少？ (2)假设酒精燃烧放出的热量与水吸收的热量相等，则酒精的热值是多少？ 🔺 C组 思维创新 17．某同学随家人户外露营时用酒精炉给的水加热，同时他绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在内完全燃烧了的酒精，水的比热容为，酒精的热值约为。求： (1)酒精完全燃烧产生的热量； (2)经过时间加热，水所吸收的热量； (3)酒精炉烧水时的热效率； (4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧煤气的质量。（煤气的热值为，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收） 18．如图所示是一个容积为的太阳能热水器，每平方米面积上得到太阳辐射的能量平均为。某次给太阳能热水器加满水，让其工作一段时间后，水温由20℃上升到50℃。已知热水器上集热管接收太阳能的有效面积为，水吸收太阳能的效率为50%，水的比热容为，水的密度为。求： (1)水吸收的热量； (2)集热管工作的时长； (3)已知某天然气灶的效率为50%，使用太阳能热水器把同样一箱水加热到相同的温度可以节约天然气的体积。（不计能量损耗，已知天然气的热值） 🏆链接中考真题 一、单选题 1．（2025·山东淄博·中考真题）花馍是一种传统美食，以下有关用燃气灶蒸花馍的说法正确的是（　　） A．燃气燃烧时，化学能转化为内能 B．燃气燃烧越充分，其热值就越大 C．花馍的内能是通过做功的方式增大的 D．刚出锅的花馍温度高，含有的热量多 2．（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% 二、填空题 3．（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。 4．（2026·四川广元·中考真题）某品牌油电混动汽车在一平直公路上匀速行驶时，先用热效率为30%的汽油机输出动力，行驶5km后消耗汽油0.25kg，则该车受到的阻力大小为________N；在汽油机工作的同时，电池系统会回收汽油完全燃烧释放能量的12%，若把回收的这些能量用于电机驱动该车，让其在这条公路上仍以原来的速度匀速行驶，则还可以再多行驶________km。（已知汽油热值，电机系统工作时效率为80%，不考虑动力传输中能量损失） 三、实验题 5．（2026·黑龙江·中考真题）跨学科实践：制作简易蒸汽机模型 【项目提出】 了解热机的原理，制作简易蒸汽机模型。 【项目实施】 将一支去掉笔芯和笔尾的中性笔，笔尖朝外，插入一个装有约半罐水的易拉罐中，用胶将罐的开口处密封。再将易拉罐放在如图所示的支架上，使笔尖对准小风扇。点燃酒精灯，过一会儿扇叶转动起来。 【项目交流】 (1)气流冲击使风车转起来，这与热机的________冲程原理相同。 (2)实验中若闻到酒精气味，属于________现象。 (3)喷气时，笔尖应对准风车的________（选填“扇叶”或“轴心”），能使风车转动得更快。 (4)实验时，发现喷出的水汽较少，风车转动较慢，改进方法是________。 A．向酒精灯内添加酒精 B．将酒精灯改换为煤油灯（） 四、计算题 6．（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 试卷第1页，共2页 试卷第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $