第14章 内能与热机 专题三 热量、热值和热机效率的综合计算-【绿卡初中创新题】2026-2027学年九年级全一册物理习题课件(沪科版·新教材)

该初中物理“内能与热机”单元复习课件，系统梳理了热量、比热容、热值及热机效率的综合计算，通过“比热容分析与计算”“热值计算”“热机效率计算”三大专题类型，结合具体题目构建知识网络，体现概念与计算的内在逻辑联系。 其亮点在于采用情境化练习设计，如生活实践（暖气介质、固体酒精燃料）、跨学科（生物卡路里）、先进科技（AG600飞机、新能源汽车）等题目，培养学生科学思维（科学推理、模型建构）和科学态度与责任（联系实际、环保意识）。分层练习助力不同水平学生巩固知识，教师可依托资料精准开展复习教学。

2 第十四章　内能与热机 专题三 热量、热值和热机效率的综合计算 3 1. （新情境·生活实践)小红发现供暖的“暖气”用水作为介质，把燃料燃烧时产生的内能带到房屋中取暖。 （1）“暖气”通过什么方式改变了室内气体的内能？ （2）用水作为运输能量的介质有什么优点？ （3）小红还发现，每年冬季供暖开始时爸爸都要将暖气片内的气体排出，这样供暖的效果更好，为什么暖气片的阀门打开后，内部气体能被排出？ 类型1　比热容的分析与相关计算 2 3 4 5 6 7 8 1 4 （1）供暖时水温高于室温，存在温度差，会发生热传递。“暖气”通过热传递的方式改变了室内气体的内能。 （2）水的比热容较大，当其循环通过暖气片时，能向温度较低的室内放出更多的热量，所以用水作为运输能量的介质可以达到更好的供暖效果。 （3）暖气片内的气体压强大于外界大气压强，所以阀门打开后内部气体能被排出。 2 3 4 5 6 7 8 1 5 2. （跨学科·生物）“卡路里”简称“卡”，是热量的另一个单位，常用于营养计量中。“卡”是这样规定的：1卡等于在1个标准大气压下，1 g水温度升高1 ℃所吸收的热量。 （1）1 卡等于__________J；若一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量约为8.4×105 J，相当于消耗能量_ _卡。 （2）若一个成年人参加一次长跑消耗的8.4×105 J的能量全部被水吸收，可以使多少千克的水温度从20 ℃升高到70 ℃？ 4.2 2×105 2 3 4 5 6 7 8 1 （3）质量为60 kg的运动员在某次训练中排汗0.63 kg，假如汗水均从身上蒸发掉而没有流掉，这将导致运动员的体温下降多少？［水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），人体主要成分是水，可认为人的比热容和水的比热容相等，每千克汗水蒸发时从人体吸收的热量为2.4×105 J，运动员质量保持不变］ 解：（1）1 g水温度升高1 ℃所吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/（kg·℃）×0.001 kg×1 ℃=4.2 J，由题意知，1 g水温度升高1 ℃所吸收的热量为1卡，所以1卡=4.2 J；一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量约为8.4×105 J，相当于消耗=2×105卡。 2 3 4 5 6 7 8 1 7 （2）水吸收的热量Q吸'=8.4×105 J，根据Q吸=cm（t2-t1）可得，水的质量 m水===4 kg。 （3）由题意知，每千克汗水汽化从人体吸收的热量为2.4×105 J，排汗0.63 kg吸收的热量Q吸″=2.4×105 J/kg×0.63 kg=1.512×105 J， 则运动员放出的热量Q放=Q吸″=1.512×105 J， 根据Q放=cmΔt可得，运动员的温度降低值 Δt===0.6 ℃。 2 3 4 5 6 7 8 1 8 3. （新题型·短文阅读题）阅读短文，回答问题。 太阳能热水器 太阳能热水器可以利用太阳能把水从低温加热到高温，其结构如图甲所示。玻璃吸热管具有吸热保温作用，其工作原理如图乙所示，当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为内能，将管内的水加热。向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小，向上流动；背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下流动，形成冷热水循环，整箱水最终都升高至一定的温度。 2 3 4 5 6 7 8 1 向某品牌太阳能热水器注入100 kg的水，阳光照射一段时间后，水温从20 ℃升高到50 ℃，水的比热容是4.2×103 J/（kg·℃） 2 3 4 5 6 7 8 1 （1）太阳能热水器通过________的方式改变水的内能。 （2）这段时间内该热水器中的水吸收的热量是____________J。 （3）如果这段时间（5 h）内该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量为3.6×107 J，则这段时间内该热水器的效率为________。若该热水器吸热层的面积为2 m2，则该热水器每平方米收集太阳能的功率为________W。 热传递 1.26×107 35% 1 000 2 3 4 5 6 7 8 1 类型2　热值的相关计算 4. （新情境·生活实践）下图所示的小火锅常用一种被称为“固体酒精”的物质作为燃料，已知这种燃料的热值是2.0×107 J/kg，若小火锅中质量为1 kg 的热汤的温度从70 ℃升高到100 ℃（未沸腾），共消耗30 g“固体酒精”燃料。求：［汤的比热容近似等于水的比热容，即c汤=4.2×103 J/（kg·℃）］ 2 3 4 5 6 7 8 1 （1）小火锅中热汤吸收的热量； （2）30 g“固体酒精”燃料完全燃烧所释放的热量； （3）这个小火锅烧汤的效率。 （1）1.26×105 J （2）6×105 J （3）21% 解析：（1）汤吸收的热量Q吸=c汤m汤（t2-t1）=4.2×103 J/（kg·℃）×1 kg× （100 ℃-70 ℃）=1.26×105 J。 （2）30 g“固体酒精”燃料完全燃烧放出的热量 Q放=m酒精q=0.03 kg×2.0×107 J/kg=6×105 J。 （3）这个小火锅烧汤的效率η==×100%=21%。 2 3 4 5 6 7 8 1 5. （新情境·生活实践）太阳能具有环保、可再生等优点，是人类能源的宝库。某品牌太阳能热水器在一天的有效照射时间内，使热水器中质量为60 kg、初温度为15 ℃的水温度升高到65 ℃。求：［c水=4.2×103 J/（kg·℃）］ （1）热水器中的水吸收的热量； （2）若用无烟煤来加热这些水，需要完全燃烧多少千克无烟煤？（无烟煤的热值为3.4×107 J/kg，设无烟煤放出的热量全部被水吸收，计算结果保留2位小数） 2 3 4 5 6 7 8 1 （1）1.26×107 J （2）0.37 kg 解析：（1）水吸收的热量 Q吸=c水m水（t2-t1）=4.2×103 J/（kg·℃）×60 kg×（65 ℃-15 ℃）=1.26×107 J。 （2）无烟煤放出的热量全部被水吸收，则Q放=Q吸=1.26×107 J；由Q放=mq可知，需要完全燃烧无烟煤的质量m煤==≈0.37 kg。 2 3 4 5 6 7 8 1 类型3　热机效率的相关计算 6. （新情境·先进科技）下图是我国自行研制的“鲲龙”AG600水陆两栖飞机，可满足森林灭火和水上救援的需要，具有搜索范围广、搜索效率高、安全性高、装载量大等优点。若“鲲龙”AG600以270 km/h 的速度匀速直线滑行10 min，消耗航空煤油675 kg，飞机发动机的输出功率为2.25×107 W，求：（航空煤油 的热值为4×107 J/kg） 2 3 4 5 6 7 8 1 （1）675 kg航空煤油完全燃烧放出的热量； （2）10 min内飞机发动机所做的功； （3）飞机发动机的效率。 （1）2.7×1010 J （2）1.35×1010 J （3）50% 解析：（1）675 kg航空煤油完全燃烧放出的热量 Q放=mq=675 kg×4×107 J/kg=2.7×1010 J。 （2）飞机发动机做的功Ｗ有=Pt=2.25×107 W×10×60 s=1.35×1010 J。 （3）飞机发动机的效率η==×100%=50%。 2 3 4 5 6 7 8 1 7. （山东济宁期末）某单缸四冲程汽油机气缸的活塞面积是100 cm2，做功冲程中活塞移动的距离是50 cm，燃气的平均压强是5×105 Pa。 （1）求一次做功冲程中燃气对活塞做的功； （2）若该汽油机飞轮的转速是1 200 r/min，求该汽油机的有用功的功率； （3）若该汽油机每分钟做功耗油120 g，求该汽油机的效率。（汽油的热值是4.6×107 J/kg，结果保留到0.1%） 2 3 4 5 6 7 8 1 （1）2 500 J （2）2.5×104 W （3）27.2% 解析：（1）由p=可知，燃气对活塞的平均压力 F=pS=5×105 Pa×100×10-4 m2=5 000 N， 一次做功冲程燃气对活塞做的功 W=Fs=5 000 N×0.5 m=2 500 J。 2 3 4 5 6 7 8 1 （2）单缸四冲程汽油机的曲轴和飞轮每转两转对外做功一次，飞轮1 min转动1 200转，汽油机要做功600次，汽油机每分钟做的功W'=600W=600×2 500 J=1.5×106 J，故汽油机的有用功的功率 P===2.5×104 W。 （3）该汽油机每分钟消耗的汽油完全燃烧所释放的能量 Q=mq=120×10-3 kg×4.6×107 J/kg=5.52×106 J， 该汽油机的效率η=×100%=×100%≈27.2%。 2 3 4 5 6 7 8 1 8. （新情境·先进科技）“绿色出行，低碳生活”，新能源汽车靠电池提供能量，具有环保、节能、高效等优势，已成为人们日常使用的重要交通工具。下图是一款新型电动汽车，该电动汽车内部的电池能量为45 kW·h，电动机工作时，通过牵引力做功，将电能转化为动能的效率为80%。已知q汽油=4.6×107 J/kg，g取10 N/kg，1 kW·h=3.6×106 J，求： 2 3 4 5 6 7 8 1 （1）该汽车以9.6 kW的功率匀速行驶，当速度为36 km/h时，所受阻力的大小； （2）该汽车电池充满电后，以36 km/h的速度在9.6 kW的功率下最多可以匀速行驶多少千米； （3）燃油汽车把汽油完全燃烧放出的能量转化为动能的效率为25%。与燃油汽车相比，电动汽车内部的电池充满一次电提供的动能，燃油汽车需要完全燃烧多少千克的汽油。（结果保留一位小数） 2 3 4 5 6 7 8 1 （1）960 N （2）135 km （3）11.3 kg 解析：（1）汽车行驶的速度v=36 km/h=10 m/s，汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的阻力f 和牵引力F 是一对平衡力，即f=F，由P===Fv 可得，所受阻力的大小 f=F===960 N。 （2）电池的能量E=45×3.6×106 J=1.62×108 J， 牵引力做的功W=80%E=80%×1.62×108 J=1.296×108 J， 汽车在电池充满电的情况下以36 km/h的速度最多可以匀速行驶的路程 2 3 4 5 6 7 8 1 s===1.35×105 m=135 km。 （3）由η= 可得，燃烧汽油所需能量 Q===5.184×108 J， 由Q=mq可得，所需汽油的质量 m==≈11.3 kg。 2 3 4 5 6 7 8 1 25 $