2.2 热机效率（分层作业）物理新教材教科版九年级上册

**基本信息** 分层清晰，从基础概念到综合应用进阶，通过梯度设计巩固热机效率核心知识，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A基础达标|热机效率定义、能量转化、热值|以选择填空为主，直接考查基础概念，如效率公式应用、汽油机工作原理| |B能力提升|能量流向分析、热机模型制作|结合实验情境与图表分析，如热机能量利用率计算，培养模型建构能力| |C拓展培优|综合计算、实际应用|中考真题题型，如汽车行驶效率计算、火箭燃料选择，强化科学探究与社会责任|

2.2 热机效率（分层作业） 目录 【A 基础达标题】 一、热机效率 二、改变世界的热机 三、飞向太空 【B 能力提升题】 【C 拓展培优题】 【A 基础达标题】 一、热机效率 1．（25-26九年级·云南云南师范大学附属实验·月考）关于热机的效率，下列说法正确的是（　　） A. 热机做的有用功越多，热机的效率就越高 B. 热机的功率越大，热机的效率就越高 C. 热机消耗的燃料少，热机的效率就越高 D. 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 【答案】D 【详解】A．热机效率是有用功与燃料完全燃烧放出能量的比值，仅有用功多，若燃料完全燃烧放出的能量也多，效率不一定高。故A错误； B．热机的功率越大，热机做功越快，热机的效率与功率无关，故B错误； C．消耗燃料少，但若有用功更少，热机的效率不一定就越高，故C错误； D．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，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比越大，热机的效率越高，故D正确。 故选D。 2．（25-26九年级上·全国·课后作业）一台柴油机的热机效率为25%，这表示的意义是：柴油机用来做　　　　　　的那部分能量在燃料完全燃烧放出的能量中所占的比例为　　　　　　。 【答案】① 有用功    ② 25% 【详解】[1][2]热机效率等于有用功与燃料完全燃烧放出的能量之比；有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比为25%：一 台柴油机的热机效率为25%，表示的意思是热机用来做有用功的那部分能量在燃料完全燃烧放出的能量中所占的比例为25%； 故填写：有用功；25%。 3．（25-26九年级上·广东广州·期中）下列选项可能符合汽车等热机（效率约为30%）能量流向的是（       ） A.  B.  C.  D.  【答案】D 【详解】ACD．热机燃烧燃料放出的能量，有部分转化为提供热机动力的机械能，还有大部分能量散失了。汽油机的效率为30%，则机械能约为 散失的内能 故AC不符合题意，D符合题意； B．热机工作时输入的是内能，不是电能，故B不符合题意。 故选D。 4．（25-26九年级上·甘肃平凉）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　　　　　　。 【答案】30% 【详解】热机效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。由图可知，废气占33%、冷却水占30%、摩擦与辐射占7%，则热机效率 5．（25-26九年级上·湖南娄底多校联考）9.3阅兵中的武器装备全部为国产现役主战装备，是我国武器装备自主创新能力的集中体现。某型主战坦克使用柴油发动机，它将燃料燃烧释放的　　　　　　能转化为机械能，驱动坦克前进；若该坦克发动机的效率为40%，表示其对外做的有用功占燃料完全燃烧释放总能量的　　　　　　　　　　；如果柴油机的一个气缸每秒内对外做功20次，则飞轮的转速为　　　　　　　　　　r/min。 【答案】① 内    ② 40%    ③ 2400 【详解】[1]柴油发动机属于热机，燃料燃烧时释放内能，通过做功冲程将内能转化为机械能，驱动坦克前进。 [2]热机效率是指对外做的有用功占燃料完全燃烧释放总能量的百分比。发动机效率为 40%，表示其对外做的有用功占燃料完全燃烧释放总能量的40%。 [3]四冲程柴油机的工作特点是：一个工作循环中，飞轮转动2圈，对外做功1次。已知每秒钟对外做功 20 次，则每秒钟飞轮转动20×2=40圈。每分钟飞轮转速为，即2400r/min。 6．（25-26九年级上·河南南阳·月考）关于热值和热机效率，下列说法正确的是（　　） A. 使燃料燃烧更充分，可提高热机效率 B. 热机使用的燃料的热值越大，热机效率就越高 C. 1kg汽油在气缸内燃烧放出的热量，就是汽油的热值 D. 把煤磨成煤粉或煤粒，加大送风量使其燃烧更充分，可以提高煤的热值 【答案】A 【详解】A．使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故A正确； B．热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，与燃料的热值无关，故B错误； C．某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量的比，叫做这种燃料的热值，热值是个比值不是热量，故C错误； D．热值是燃料本身的一种特性，与燃料的种类有关，与燃料是否完全燃烧无关。使煤燃烧更充分，可以提高热量的利用效率，但不能提高煤的热值，故D错误。 故选A。 7．（25-26九年级上·河北廊坊·月考）某校九年级的学生参观了学校的锅炉房后，提出了以下几种提高锅炉燃烧效率的方法，其中科学合理的是（　　） A. 将煤粉碎成粉末状，用空气喷入炉膛 B. 将煤堆在一起集中燃烧 C. 向炉内多加煤以增强火力 D. 用大块煤炭，并缩小炉膛的进风口 【答案】A 【详解】要提高炉子的效率，需要使燃料充分燃烧，并且减少能量的损失； A．煤磨成粉，用空气吹进炉膛燃烧，使煤燃烧的更充分，可以提高燃料的利用率，从而提高炉子的效率，故A符合题意； B．把煤堆在一起，煤在燃烧时不能与氧气充分接触，煤燃烧不充分，不能提高炉子的效率，故B不符合题意； C．向炉内多加些煤，加大火力，这是采用消耗更多的燃料以获取更多的热能，不能提高炉子的效率，故C不符合题意； D．用大块煤炭，并缩小炉膛的进风口，煤燃烧不充分，不能提高炉子的效率，故D不符合题意。 故选A。 8．（25-26九年级上·福建福州福清·期中）为了节约能源，工程师不断改进技术，提高汽车的热机效率。改进技术后，下列不能提高热机效率的是（　　） A. 减小发动机运转时的摩擦 B. 对废气中的能量进行再利用 C. 使燃料燃烧得更充分 D. 采用新技术，使轮胎更耐磨 【答案】D 【详解】A．保持良好的润滑，减小发动机运转时的摩擦可以减少热量的损失，提高效率，故A不符合题意； B．利用废气的热量，有效利用的能量就变多，故热机效率增大，故B不符合题意； C．热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，比值越大，效率越高，所以使燃料充分燃烧，有效利用的能量就变多，故热机效率增大，故C不符合题意； D．采用新技术，使轮胎更耐磨，提高汽车的安全性和舒适性不能提高热机效率，故D符合题意。 故选D。 9．（25-26九年级上·四川达州·月考）现在有的小汽车采用涡轮增压发动机，它和普通发动机相比，能利用废气的能量压缩空气，增加气缸的进气量，这样燃料燃烧更充分，发动机效率更　　　　　　　　　　　。（填“高”或“低”），下列措施不能提高热机效率的是：　　　　　　　　　　　（填序号）。①不用冷却水，减少热量损耗；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尽量减少热机部件间的摩擦损耗。 【答案】① 高    ② ①② 【详解】[1]涡轮增压发动机‌通过利用废气的能量来压缩空气，从而增加进气量，使燃料燃烧更充分，能将更多燃料燃烧的能量转化为有用功，故发动机效率更高。 [2]热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，所以减少热量的损失可以提高热机的效率。故减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率。而热机效率与功率无关，所以选用功率更大的发动机不能提高热机效率；使用冷却水是为了带走发动机多余的热量，防止发动机温度过高损坏部件，故不用冷却水，不会减少热量损耗，也不会提高效率，故①②符合题意。 10．（25-26九年级上·黑龙江哈尔滨·月考）有一台单杠四冲程汽油机，其效率为40%，则消耗2.5kg汽油输出的有用功是　　　　　　　　　　　J。（） 【答案】4.6×107 【详解】由题知，2.5kg汽油完全燃烧释放出的能量Q放=mq汽油=2.5kg×4.6×107J/kg=1.15×108J 由于汽油机效率η=×100%=40% 因此，W有=40%×Q放=40%×1.15×108J=4.6×107J 11．（25-26九年级上·山东济宁·月考）某物理小组通过调查知道了某轿车正常行驶时某时间内消耗的汽油能量为，牵引力做的有用功为，该轿车的热机效率为　　　　　　，为减少轿车行驶中的能量损耗，请提出一条建议　　　　　　。 【答案】① 25%    ② 见解析 【详解】[1]该轿车的热机效率 [2]减少轿车行驶中的能量损耗的方法：给机器加润滑油，减少有害摩擦；改进油箱的密闭性，减少蒸发损耗；提高汽油质量；对排放的尾气进行收集、再利用等。 12．（25-26九年级上·期末）如图为汽油车的能量流向图，某品牌汽油车在一次行驶过程中消耗汽油30kg，汽油完全燃烧放出的热量为　　　　　　　　J。若汽油机的热效率为30%，则有用机械能为　　　　　　　　J（汽油的热值为）。 【答案】①     ② 【详解】[1]汽油完全燃烧放出的热量 [2]有用机械能 13．（24-25九年级上·贵州毕节·期中）某段时间内，一辆汽车行驶时发动机的能量流向如图所示。已知这段时间内汽车发动机放出废气所带走的能量为，则这段时间内汽车发动机输出的有用功为　　　　　　J。 【答案】 【详解】汽车发动机的工作效率为 汽车发动机放出废气所带走的能量为，则燃料的化学能为 这段时间内汽车输出有用功为 14．（25-26九年级上·河北石家庄高新区·期中）汽油机为汽车提供动力，下列关于汽油机效率的说法正确的是（     ） A. 汽油机做功越多，汽油机的效率越高 B. 汽油机效率通过改进可以达到100% C. 燃料释放的热量越多，汽油机的效率越高 D. 燃料充分燃烧，可以提高汽油机的效率 【答案】D 【详解】A．汽油机的效率，做功多，但若增加更多，效率反而降低，故A错误； B．任何热机，或多或少的都有热量散失，而且都需要克服摩擦做额外功，因此机械效率不能达到100%，故B错误； C．效率是做的有用功与燃料放出热量的比值，燃料释放的热量多，做的有用功不一定多，其比值不一定大，故C错误； D．使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，从而可以提高热机的效率，故D正确。 故选D。 二、改变世界的热机 15．（25-26九年级上·河北石家庄·月考）单缸四冲程汽油机和柴油机工作时，下列说法中正确的是（　　） A. 汽油机上面是喷油嘴，柴油机是火花塞 B. 汽油机的压缩程度要比柴油机的压缩程度大 C. 在压缩冲程，都是将机械能转化为内能 D. 柴油机的效率比汽油机的高是因为柴油的热值比汽油的大 【答案】C 【详解】A．汽油机汽缸顶部是火花塞，柴油机汽缸顶部是喷油嘴，故A错误； B．压缩冲程中，柴油机压缩冲程的末温远远高于汽油机压缩冲程的末温，故柴油机的压缩程度比汽油机的压缩程度大，故B错误； C．在压缩冲程，活塞向上运动，都是将机械能转化为内能，故C正确； D．柴油机的效率比汽油机的高，主要是因为柴油机为压燃式，压缩的程度更高，气缸内温度更高，能量转化的程度更高，和燃料热值大小关系不大 ，故D错误。 故选C。 16．（2026·陕西西安·二模）涡扇喷气式发动机是现代飞机的“心脏”，是热机的一种。如图所示，发动机结构由进气道、压气机、燃烧室、涡轮机、喷口五部分组成。其中压气机压缩空气，燃烧室喷油与高压空气混合燃烧产生高温高压燃气，推动涡轮机转动并从喷口喷出，为飞机提供动力。下列有关说法正确的是（        ） A. 飞机在空中水平匀速盘旋时，飞机的运动状态不变 B. 增加进气道空气的量可以使燃料在燃烧室完全燃烧 C. 飞机飞行时高温高压气体从喷口喷出，气体内能减小，并对飞机做功 D. 经过不断的技术改进和升级，可以将内能全部转化为飞机的机械能 【答案】C 【详解】A.飞机水平匀速盘旋时，运动方向不断改变，因此运动状态改变，故A错误； B.实际燃烧过程中，无论增加多少空气，燃料都不可能完全燃烧，故B错误； C.高温高压燃气从喷口喷出时，气体对外对飞机做功，内能转化为飞机的机械能，气体自身内能减小，故C正确； D.能量转化过程中一定存在能量损耗，不可能将内能全部转化为机械能，故D错误。 故选C。 17．（2026·湖北武汉汉阳区中考考前预测物理试题）如图是某同学制作的简易汽轮机模型。他向易拉罐内部注入大约半罐水。将去掉了笔芯和尾塞的中性笔的尖端朝外，对准小风扇的扇叶。笔尾一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。 （1）点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。这个过程中的能量转化和汽油机的　　　　　　　　冲程相同； （2）蒸汽喷出后会形成“白雾”，这是　　　　　　　　（填物态变化名称）形成的。 （3）加热一段时间后，酒精灯内酒精的热值　　　　　　　　。 【答案】（1）做功     （2）液化     （3）不变      【详解】(1)小问详解： 水蒸气喷出推动扇叶转动时，水蒸气对外做功，将自身的内能转化为扇叶的机械能，因此水蒸气的内能减小。这一过程内能转化为机械能，和汽油机的做功冲程的能量转化一致。 (2)小问详解： 蒸汽喷出后会形成“白雾”，这是水蒸气液化形成的小液滴。 (3)小问详解： 热值是燃料本身的固有特性，只和燃料的种类有关，和燃料的质量无关，因此酒精质量减小后，它的热值不变。 三、飞向太空 18．（25-26九年级上·山西忻州·月考）2025年8月9日，我国太原卫星发射中心在山东日照附近海域，使用捷龙三号运载火箭成功将吉利星座04组卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。关于火箭发动机，下列说法正确的是（　　） A. 火箭发动机使用热值大的燃料 B. 火箭燃料燃烧越充分，热值越大 C. 火箭发动机主要通过热传递获得机械能 D. 火箭发动机不属于热机 【答案】A 【详解】A．火箭选作燃料的物质主要是利用该燃料的热值大的特点，相同情况下燃烧燃料放出的热量多，故A正确； B．热值是燃料的属性，与燃料是否充分燃烧无关，即使燃料不完全燃烧，热值也不变，故B错误； CD．火箭发射时的能量转化过程是内能转化为机械能，且热机是将内能转化为机械能的装置，故火箭发动机属于热机，故CD错误。 故选A。 19．（25-26九年级上·河南南阳·月考）如图所示是2023年10月26日，我国长征二号F遥十七运载火箭搭载神舟十七号载人飞船发射升空时的壮观情景。火箭通常选用热值较 　　　　　 （选填“大”或“小”）的物质作为燃料，燃气推动火箭和飞船上升过程中，飞船的机械能会 　　　　　　　 （选填“增加”“减少”或“不变”），火箭外壳的温度会 　　　　　　　 （选填“升高”“降低”或“不变”）。 【答案】① 大    ② 增加    ③ 升高 【详解】[1] 火箭需要燃料在燃烧时释放出大量的能量，而热值大的物质，在质量相同时，完全燃烧能放出更多的热量，所以火箭通常选用热值较大的物质作为燃料。 [2] 燃气推动火箭和飞船上升过程中，飞船的质量不变，速度增大，动能增加；高度升高，重力势能增加。机械能等于动能与势能之和，所以飞船的机械能会增加。 [3] 火箭上升过程中，火箭外壳与空气摩擦，通过做功的方式使外壳的内能增加，温度会升高。 20．（25-26九年级上·河南驻马店·期末）2025年2月11日，卫星互联网低轨02组卫星成功发射，长征八号甲运载火箭圆满完成首飞任务。火箭升空过程中，燃料燃烧产生的内能转化为火箭的　　　　　　　　能。热机的效率　　　　　　　　（选填“可能”或“不可能”）达到100%。 【答案】① 机械    ② 不可能 【详解】[1]火箭升空过程中，火箭的机械能增加，燃料燃烧产生的内能转化为火箭的机械能。 [2]因为不可避免做额外功，能量损失不可避免，则热机的效率不可能达到100%。 21．（25-26九年级上·甘肃武威·期中）火箭用液态氢做燃料是因为液态氢的　　　　　　　　大；液态氢燃烧过程中将　　　　　　　　能转化为内能；火箭发动机　　　　　　　　热机。 【答案】① 热值    ② 化学    ③ 属于 【详解】(1)题详解： [1][2]液态氢的热值大，即单位质量的燃料完全燃烧放出的热量多，这样携带同样质量的燃料，在燃烧时能获得更多的内能，即将化学能转化为内能，然后转化为火箭的机械能。 [3]热机是将内能转化为机械能的装置。火箭发动机燃料燃烧产生高温高压气体，向后喷出，利用反作用力推动火箭前进，是将内能转化为机械能，因此属于热机。 【B 能力提升题】 22．（25-26九年级上·江西上栗县·月考）（多选）如图所示，这是某汽油机的能量流向图，对照此图，下列说法正确的是（　　） A. 减少废气带走的能量是提高热机效率的有效手段 B. 冷却水能量的二次利用可以提高能量的利用率 C. 若该汽油机工作时汽油没有完全燃烧，则汽油的热值会减小 D. 该汽油机的能量利用率为 【答案】ABD 【详解】A．由图示知，废气带走了大部分的能量，所以减少该部分的能量损失是提高热机效率的有效手段，故A正确； B．冷却水带走的热量仅次于废气带走的热量，所以冷却水能量的二次利用可以提高能量利用率，故B正确； C．热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与是否完全燃烧没有关系，因此汽油没有完全燃烧时，热值不变，故C错误； D．该汽油机的热机效率为，故D正确。 故选ABD。 23．（25-26九年级上·期末）某同学在科学晚会上分享了“自制简易热机模型”的制作过程（模型如图所示）： ①准备一个空易拉罐、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、一台小风扇、一个酒精灯等。 ②向易拉罐内部注入半罐水。将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。 ③将易拉罐按图中方式放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。 ④点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶转动起来。 请将该热机模型的说明书补充完整： （1）汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→　　　　　→　　　　　。 （2）常见的易拉罐容积为240mL、330mL、500mL等，该模型使用240mL规格的易拉罐，可以减少　　　　　（选填“误差”或“加热时间”）。为保证小风扇转动，笔杆　　　　　（选填“能”或“不能”）插入水中。 （3）进行了调整后，再次测试，发现风扇转动得很慢。同学们交流后认为，这是蒸汽喷射力不足造成的。以下几种解决方案中你认为可行的是_____。 A. 增加酒精灯的高度，用其内焰加热 B. 更换一个更细的喷嘴 C. 降低小风扇的高度，使喷嘴对准风扇的中心 （4）工作物质推动扇叶转动时发生的能量转化与图中汽油机的_____冲程发生的能量转化相同（填字母）； A.  B.  C.  D.  （5）该热机模型的工作效率一定小于1，原因是　　　　　。（写出一条合理即可） 【答案】（1）① 内能    ② 机械能     （2）① 加热时间    ② 不能     （3）B     （4）C     （5）酒精灯燃烧过程中，有热量损失      【详解】(1)小问详解： [1][2]实验时将易拉罐下面的酒精灯点燃，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来；酒精燃烧将化学能转化为内能，蒸汽推动扇叶转动，将内能转化为机械能，因此汽轮机模型工作过程的能量转化为：化学能→内能→机械能。 (2)小问详解： [1]易拉罐容积大，水的质量大，加热时间会变长，所以该模型使用240mL规格的易拉罐，可以减少加热时间。 [2]该模型利用酒精灯加热易拉罐内的水，汽化为水蒸气，水蒸气喷出推动扇叶转动，所以笔杆不能插入水中。 (3)小问详解： A．增加酒精灯的高度，用其内焰加热，温度更低，故A不符合题意； B．更换一个更细的喷嘴可以增大蒸汽喷出速度，能增大蒸汽喷射力，故B符合题意； C．扇叶转动时本质是可看作杠杆，降低小风扇的高度，使喷嘴对准风扇的中心，会使动力臂变小，需要更大推力来推动，会转得更慢，故C不符合题意。 故选B。 (4)小问详解： 工作物质推动扇叶转动时发生的能量转化是将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能，四冲程汽油机中做功冲程是高温高压的气体推动活塞做功，将内能转化为机械能，图C中，进气门和排气门关闭，火花塞有火花，是做功冲程，所以ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 (5)小问详解： 该热机模型，酒精灯燃烧过程中，有热量损失，故该热机的工作效率不可能达到1，即工作效率一定小于1。 24．（25-26九年级上·广东汕头潮南区司马浦镇·期末）随着经济的发展，汽车已成为人们常用的交通工具，某物理小组的同学在社会实践活动中。通过实际调查和网上查询，绘制了一辆某种型号汽车在额定功率下行驶时单位时间的能量流向图，如图所示，请你参与讨论下列有关问题。 （1）汽车刹车时，为防止刹车片过热造成刹车失灵，要向刹车片喷水，这是通过　　　　　　　　　　　方式改变刹车片的内能。 （2）当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率将　　　　　　　　　　　（选填“升高”、“不变”或“降低”），汽油在不充分燃烧时其热值　　　　　　　　　　　（选填“增大”、“不变”或“减小”）。 （3）汽油机是汽车的“心脏”，一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是，此汽油机每秒钟完成　　　　　　　　　　　个做功冲程，靠飞轮惯性完成　　　　　　　　　　　个冲程。 （4）若将机器转化有用功的能量与输入发动机的能量的比值定义为“能量转化效率”，由图中提供的数据可得，该汽车的能量转化效率为　　　　　　　　　　　。 （5）截至2025年，我国汽车的保有量已突破3.63亿辆，每年共耗油约。汽车内燃机的效率平均值取30%，如果能把内燃机的效率提高2%，则我国每年可以节约　　　　　　　　　　　kg燃油，从而减小碳排放，为环保作出贡献。 【答案】（1）热传递     （2）① 降低    ② 不变     （3）① 15    ② 45     （4）12.5%     （5）      【详解】(1)小问详解： 改变物体的内能有做功和热传递两种方式，防止刹车片过热造成刹车失灵，要向刹车片和轮胎喷水，水吸收刹车片的热量，使刹车片温度降低，这是通过热传递的方式改变刹车片的内能。 (2)小问详解： [1]汽油在发动机内燃烧不充分时，汽车做相同的有用功，消耗燃料质量增加，由计算出的燃料燃烧产生的总能量将会增加，有用功的占比下降，由可知，热机的机械效率降低。 [2]热值是燃料的一种性质，与燃料是否完全燃烧无关，故汽油在发动机内燃烧不充分冒“黑烟”，但汽油的热值不变。 (3)小问详解： [1][2]单缸四冲程内燃机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。在一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两周，四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功。四冲程汽油机工作时曲轴转速是，所以此汽油机每秒转30圈，可完成15个工作循环，60个冲程，对外做15次功。内燃机的做功冲程不靠飞轮惯性完成，其余三个冲程靠飞轮惯性完成，故每秒靠飞轮惯性完成个冲程。 (4)小问详解： 由图中提供的数据可得，机器转化有用功的能量为，输入发动机的能量，该汽车的能量转化效率为 (5)小问详解： 因为内燃机效率提高2%，所以此时内燃机的效率 由可得，燃油做的有用功 因为内燃机效率提高后有用功是相同的，所以每辆汽车的有用功 内燃机效率提高后消耗的油 则汽车每年节约燃油 25．（2025·河南鲁山县西北七校·一模）（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。下列理解正确的是 （      ） A. 内燃机比蒸汽机更加轻便，所以内燃机的功率更高 B. 内燃机工作时温度很高，常利用水作为热机冷却剂是因为水的比热容较大 C. 内燃机的发展提高了热机的效率，也从根本上改变了利用燃料燃烧后产生的内能转化为机械能的模式 D. 电动机的效率比热机更高，但是使用电动机的新能源汽车的效率依然低于100% 【答案】BD 【详解】A．内燃机比蒸汽机轻便，这是由于其结构更紧凑（如无需庞大的锅炉），但 “轻便” 与 “功率高低” 无直接因果关系，故A错误； B．水作为冷却剂的原因是其比热容大，即吸收相同热量时温度升高少，能有效带走热量，维持设备正常运行，故B正确； C．现有的发动机的发展只是一定程度上提高了热机的效率，但它们实质上仍旧是热机，因此没有从根本上改变利用燃料燃烧后产生的内能转化为机械能的模式，故C错误； D．任何机械的能量转化率不可能达到100%，所以新能源汽车的发动机能量转化率不能达到100%，故D 正确。 故选BD。 【C 拓展培优题】 26．（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】① 乙    ② 热值 【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。 27．（2025·江苏南京·中考真题）如图所示是一台四冲程汽油机的某个冲程，在此冲程中　　　　　能转化为　　　　　　　能；若飞轮转速为1800r/min，则该汽油机每秒钟完成　　　　　　　个工作循环；在一段时间内消耗了500g汽油，若这些汽油完全燃烧，则放出的热量是　　　　　　　　　　　　J。（q汽油=4.6×107J/kg） 【答案】① 内    ② 机械    ③ 15    ④ 2.3×107 【详解】[1]由图可知，两个气门都关闭，火花塞产生电火花，活塞向下运动，因此是做功冲程； [2]汽油机的做功冲程把燃料燃烧产生的内能转化为机械能； [3]四冲程汽油机的飞轮转速为1800r/min=30r/s，即在1s内飞轮转30r；因为每完成一个工作循环飞轮转2r，所以该汽油机在1s内完成了15个工作循环； [4]500g汽油完全燃烧放出的热量 28．（2025·四川广安·中考真题）“五·一”假期，小莉一家出去旅游。汽车通过一条长2400m的隧道，用时120s，消耗0.1kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的有用功为。（汽油的热值）求： （1）汽车通过隧道的平均速度； （2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量； （3）汽车通过隧道发动机的效率。 【答案】（1）20m/s     （2）     （3）30%      【详解】(1)小问详解： 汽车通过隧道的平均速度 (2)小问详解： 完全燃烧0.1kg汽油放出的热量 (3)小问详解： 汽车通过隧道牵引力做的有用功 汽车通过隧道发动机的效率 29．（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】①     ② 做功 【详解】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。 30．（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 【详解】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。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.2 热机效率（分层作业） 目录 【A 基础达标题】 一、热机效率 二、改变世界的热机 三、飞向太空 【B 能力提升题】 【C 拓展培优题】 【A 基础达标题】 一、热机效率 1．（25-26九年级·云南云南师范大学附属实验·月考）关于热机的效率，下列说法正确的是（　　） A. 热机做的有用功越多，热机的效率就越高 B. 热机的功率越大，热机的效率就越高 C. 热机消耗的燃料少，热机的效率就越高 D. 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 2．（25-26九年级上·全国·课后作业）一台柴油机的热机效率为25%，这表示的意义是：柴油机用来做　　　　　　的那部分能量在燃料完全燃烧放出的能量中所占的比例为　　　　　　。 3．（25-26九年级上·广东广州·期中）下列选项可能符合汽车等热机（效率约为30%）能量流向的是（       ） A.  B.  C.  D.  4．（25-26九年级上·甘肃平凉）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　　　　　　。 5．（25-26九年级上·湖南娄底多校联考）9.3阅兵中的武器装备全部为国产现役主战装备，是我国武器装备自主创新能力的集中体现。某型主战坦克使用柴油发动机，它将燃料燃烧释放的　　　　　　能转化为机械能，驱动坦克前进；若该坦克发动机的效率为40%，表示其对外做的有用功占燃料完全燃烧释放总能量的　　　　　　　　　　；如果柴油机的一个气缸每秒内对外做功20次，则飞轮的转速为　　　　　　　　　　r/min。 6．（25-26九年级上·河南南阳·月考）关于热值和热机效率，下列说法正确的是（　　） A. 使燃料燃烧更充分，可提高热机效率 B. 热机使用的燃料的热值越大，热机效率就越高 C. 1kg汽油在气缸内燃烧放出的热量，就是汽油的热值 D. 把煤磨成煤粉或煤粒，加大送风量使其燃烧更充分，可以提高煤的热值 7．（25-26九年级上·河北廊坊·月考）某校九年级的学生参观了学校的锅炉房后，提出了以下几种提高锅炉燃烧效率的方法，其中科学合理的是（　　） A. 将煤粉碎成粉末状，用空气喷入炉膛 B. 将煤堆在一起集中燃烧 C. 向炉内多加煤以增强火力 D. 用大块煤炭，并缩小炉膛的进风口 8．（25-26九年级上·福建福州福清·期中）为了节约能源，工程师不断改进技术，提高汽车的热机效率。改进技术后，下列不能提高热机效率的是（　　） A. 减小发动机运转时的摩擦 B. 对废气中的能量进行再利用 C. 使燃料燃烧得更充分 D. 采用新技术，使轮胎更耐磨 9．（25-26九年级上·四川达州·月考）现在有的小汽车采用涡轮增压发动机，它和普通发动机相比，能利用废气的能量压缩空气，增加气缸的进气量，这样燃料燃烧更充分，发动机效率更　　　　　　　　　　　。（填“高”或“低”），下列措施不能提高热机效率的是：　　　　　　　　　　　（填序号）。①不用冷却水，减少热量损耗；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尽量减少热机部件间的摩擦损耗。 10．（25-26九年级上·黑龙江哈尔滨·月考）有一台单杠四冲程汽油机，其效率为40%，则消耗2.5kg汽油输出的有用功是　　　　　　　　　　　J。（） 11．（25-26九年级上·山东济宁·月考）某物理小组通过调查知道了某轿车正常行驶时某时间内消耗的汽油能量为，牵引力做的有用功为，该轿车的热机效率为　　　　　　，为减少轿车行驶中的能量损耗，请提出一条建议　　　　　　。 12．（25-26九年级上·期末）如图为汽油车的能量流向图，某品牌汽油车在一次行驶过程中消耗汽油30kg，汽油完全燃烧放出的热量为　　　　　　　　J。若汽油机的热效率为30%，则有用机械能为　　　　　　　　J（汽油的热值为）。 13．（24-25九年级上·贵州毕节·期中）某段时间内，一辆汽车行驶时发动机的能量流向如图所示。已知这段时间内汽车发动机放出废气所带走的能量为，则这段时间内汽车发动机输出的有用功为　　　　　　J。 14．（25-26九年级上·河北石家庄高新区·期中）汽油机为汽车提供动力，下列关于汽油机效率的说法正确的是（     ） A. 汽油机做功越多，汽油机的效率越高 B. 汽油机效率通过改进可以达到100% C. 燃料释放的热量越多，汽油机的效率越高 D. 燃料充分燃烧，可以提高汽油机的效率 二、改变世界的热机 15．（25-26九年级上·河北石家庄·月考）单缸四冲程汽油机和柴油机工作时，下列说法中正确的是（　　） A. 汽油机上面是喷油嘴，柴油机是火花塞 B. 汽油机的压缩程度要比柴油机的压缩程度大 C. 在压缩冲程，都是将机械能转化为内能 D. 柴油机的效率比汽油机的高是因为柴油的热值比汽油的大 16．（2026·陕西西安·二模）涡扇喷气式发动机是现代飞机的“心脏”，是热机的一种。如图所示，发动机结构由进气道、压气机、燃烧室、涡轮机、喷口五部分组成。其中压气机压缩空气，燃烧室喷油与高压空气混合燃烧产生高温高压燃气，推动涡轮机转动并从喷口喷出，为飞机提供动力。下列有关说法正确的是（        ） A. 飞机在空中水平匀速盘旋时，飞机的运动状态不变 B. 增加进气道空气的量可以使燃料在燃烧室完全燃烧 C. 飞机飞行时高温高压气体从喷口喷出，气体内能减小，并对飞机做功 D. 经过不断的技术改进和升级，可以将内能全部转化为飞机的机械能 17．（2026·湖北武汉汉阳区中考考前预测物理试题）如图是某同学制作的简易汽轮机模型。他向易拉罐内部注入大约半罐水。将去掉了笔芯和尾塞的中性笔的尖端朝外，对准小风扇的扇叶。笔尾一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。 （1）点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。这个过程中的能量转化和汽油机的　　　　　　　　冲程相同； （2）蒸汽喷出后会形成“白雾”，这是　　　　　　　　（填物态变化名称）形成的。 （3）加热一段时间后，酒精灯内酒精的热值　　　　　　　　。 三、飞向太空 18．（25-26九年级上·山西忻州·月考）2025年8月9日，我国太原卫星发射中心在山东日照附近海域，使用捷龙三号运载火箭成功将吉利星座04组卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。关于火箭发动机，下列说法正确的是（　　） A. 火箭发动机使用热值大的燃料 B. 火箭燃料燃烧越充分，热值越大 C. 火箭发动机主要通过热传递获得机械能 D. 火箭发动机不属于热机 19．（25-26九年级上·河南南阳·月考）如图所示是2023年10月26日，我国长征二号F遥十七运载火箭搭载神舟十七号载人飞船发射升空时的壮观情景。火箭通常选用热值较 　　　　　 （选填“大”或“小”）的物质作为燃料，燃气推动火箭和飞船上升过程中，飞船的机械能会 　　　　　　　 （选填“增加”“减少”或“不变”），火箭外壳的温度会 　　　　　　　 （选填“升高”“降低”或“不变”）。 20．（25-26九年级上·河南驻马店·期末）2025年2月11日，卫星互联网低轨02组卫星成功发射，长征八号甲运载火箭圆满完成首飞任务。火箭升空过程中，燃料燃烧产生的内能转化为火箭的　　　　　　　　能。热机的效率　　　　　　　　（选填“可能”或“不可能”）达到100%。 21．（25-26九年级上·甘肃武威·期中）火箭用液态氢做燃料是因为液态氢的　　　　　　　　大；液态氢燃烧过程中将　　　　　　　　能转化为内能；火箭发动机　　　　　　　　热机。 【B 能力提升题】 22．（25-26九年级上·江西上栗县·月考）（多选）如图所示，这是某汽油机的能量流向图，对照此图，下列说法正确的是（　　） A. 减少废气带走的能量是提高热机效率的有效手段 B. 冷却水能量的二次利用可以提高能量的利用率 C. 若该汽油机工作时汽油没有完全燃烧，则汽油的热值会减小 D. 该汽油机的能量利用率为 23．（25-26九年级上·期末）某同学在科学晚会上分享了“自制简易热机模型”的制作过程（模型如图所示）： ①准备一个空易拉罐、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、一台小风扇、一个酒精灯等。 ②向易拉罐内部注入半罐水。将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。 ③将易拉罐按图中方式放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。 ④点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶转动起来。 请将该热机模型的说明书补充完整： （1）汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→　　　　　→　　　　　。 （2）常见的易拉罐容积为240mL、330mL、500mL等，该模型使用240mL规格的易拉罐，可以减少　　　　　（选填“误差”或“加热时间”）。为保证小风扇转动，笔杆　　　　　（选填“能”或“不能”）插入水中。 （3）进行了调整后，再次测试，发现风扇转动得很慢。同学们交流后认为，这是蒸汽喷射力不足造成的。以下几种解决方案中你认为可行的是_____。 A. 增加酒精灯的高度，用其内焰加热 B. 更换一个更细的喷嘴 C. 降低小风扇的高度，使喷嘴对准风扇的中心 （4）工作物质推动扇叶转动时发生的能量转化与图中汽油机的_____冲程发生的能量转化相同（填字母）； A.  B.  C.  D.  （5）该热机模型的工作效率一定小于1，原因是　　　　　。（写出一条合理即可） 24．（25-26九年级上·广东汕头潮南区司马浦镇·期末）随着经济的发展，汽车已成为人们常用的交通工具，某物理小组的同学在社会实践活动中。通过实际调查和网上查询，绘制了一辆某种型号汽车在额定功率下行驶时单位时间的能量流向图，如图所示，请你参与讨论下列有关问题。 （1）汽车刹车时，为防止刹车片过热造成刹车失灵，要向刹车片喷水，这是通过　　　　　　　　　　　方式改变刹车片的内能。 （2）当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率将　　　　　　　　　　　（选填“升高”、“不变”或“降低”），汽油在不充分燃烧时其热值　　　　　　　　　　　（选填“增大”、“不变”或“减小”）。 （3）汽油机是汽车的“心脏”，一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是，此汽油机每秒钟完成　　　　　　　　　　　个做功冲程，靠飞轮惯性完成　　　　　　　　　　　个冲程。 （4）若将机器转化有用功的能量与输入发动机的能量的比值定义为“能量转化效率”，由图中提供的数据可得，该汽车的能量转化效率为　　　　　　　　　　　。 （5）截至2025年，我国汽车的保有量已突破3.63亿辆，每年共耗油约。汽车内燃机的效率平均值取30%，如果能把内燃机的效率提高2%，则我国每年可以节约　　　　　　　　　　　kg燃油，从而减小碳排放，为环保作出贡献。 25．（2025·河南鲁山县西北七校·一模）（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。下列理解正确的是 （      ） A. 内燃机比蒸汽机更加轻便，所以内燃机的功率更高 B. 内燃机工作时温度很高，常利用水作为热机冷却剂是因为水的比热容较大 C. 内燃机的发展提高了热机的效率，也从根本上改变了利用燃料燃烧后产生的内能转化为机械能的模式 D. 电动机的效率比热机更高，但是使用电动机的新能源汽车的效率依然低于100% 【C 拓展培优题】 26．（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。 27．（2025·江苏南京·中考真题）如图所示是一台四冲程汽油机的某个冲程，在此冲程中　　　　　能转化为　　　　　　　能；若飞轮转速为1800r/min，则该汽油机每秒钟完成　　　　　　　个工作循环；在一段时间内消耗了500g汽油，若这些汽油完全燃烧，则放出的热量是　　　　　　　　　　　　J。（q汽油=4.6×107J/kg） 28．（2025·四川广安·中考真题）“五·一”假期，小莉一家出去旅游。汽车通过一条长2400m的隧道，用时120s，消耗0.1kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的有用功为。（汽油的热值）求： （1）汽车通过隧道的平均速度； （2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量； （3）汽车通过隧道发动机的效率。 29．（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。（） 30．（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 / 学科网（北京）股份有限公司 $