14.4 跨学科：热机效率和环境保护（重难点专练）物理新教材沪科版九年级全一册

**基本信息** 以热值理解、热机效率计算、能量守恒为核心，通过对比辨析、公式应用、实例分析构建跨学科专项训练体系，融合物理观念与科学态度。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |题型01 热值理解|7题（含对比实验题）|对比热值与比热容特性，明确“热值仅与燃料种类有关”核心点|从燃料特性切入，通过定义式与本质辨析建立概念认知| |题型02 热机效率计算|5题（含综合计算题）|抓住“效率=有用功/总功”关键，强调单位统一与科学记数法应用|以能量转化为主线，推导效率公式并联系实际（热水器、飞机）| |题型03 能量守恒定律|5题（含永动机分析题）|结合热力学定律分析能量转化方向性，联系环保（碳达峰）|从守恒原理延伸至实际应用，解释能量损失与环保意义|

14.4 跨学科：热机效率和环境保护 题型01 对热值的理解 题型02 热机效率的计算 题型03 能量守恒定律 ▌题型01 对热值的理解 特别提醒 热值与比热容的对比： 热值q 比热容c 定义式 (Q/V) 本质 燃料的一种特性，与放热、质量、是否完全燃烧没有关系 物质的一种特性，与吸放热、质量、温度变化量无关 决定因素 燃料的种类 物质的种类、状态 易错提醒： 1. 热值的大小只与燃料种类有关； 2. 不同燃料的热值一般不同； 3. 氢的热值最大。 1．（23-24九年级上·新疆昌吉·期末）2022年6月5日，神舟十四号完美飞天，振奋国人。火箭通常选用热值较____（选填“大”或“小”）的物质作为燃料；燃料燃烧质量减小的过程中剩余燃料的热值____（选填“变大”“变小”或“不变”）。 2．下列关于燃料的热值说法正确的是（     ） A．燃料燃烧越充分，其热值越大 B．燃料的热值越大，完全燃烧放出的热量越多 C．一桶汽油用去三分之一，剩余汽油的热值不变 D．氢的热值为，则10kg的氢燃烧释放的热量为 3．关于燃料的热值，下列说法正确的是（     ） A．燃烧某种燃料放出的热量叫作这种燃料的热值 B．燃料不完全燃烧的热值比完全燃烧时的热值小 C．质量越大、燃烧越充分，燃料的热值越大 D．燃料的热值与燃料的种类有关，不同的燃料热值一般不同 4．某汽车百公里耗油5kg，这些汽油完全燃烧可放出的热量是______J。汽油机工作时，需要用水为其降温，这是利用水的______大的特点。若水箱内5kg水，温度升高了，则水吸收的热量为______J。[，] 5．某太阳能热水器的水箱内装有50kg的水，太阳光照射一段时间后，水温从升高到，水吸收的热量是____________J，这些热量相当于完全燃烧____________kg的焦炭放出的热量。（水的比热容是，焦炭的热值是。） 6．如图所示，甲、乙、丙三图的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内液体的初温与质量也相同，燃料完全燃烧，不考虑热量损失 (1)对比___________两幅图，可以得出两种液体的比热容大小关系 (2)对比甲乙两幅图，燃料完全燃烧后，乙图中液体的内能大于甲图中液体的内能，则燃料2的热值__________燃料1的热值（选填“大于”、“等于”或“小于”） (3)对比乙丙两幅图，燃料完全燃烧后，液体b升高的温度大于液体a升高的温度，则____________（选填“能”或“不能”）说明燃料1的热值更大，原因是____________________ 7．如图所示，  甲、 乙、丙三个实验装置完全相同，燃料的质量都为 10g ，烧杯内的液体的质量也相同。 (1)若要比较不同燃料的热值应该选择_____________两个装置 。若要比较不同物质的比热容应该选择______________两个装置。 (2)在“ 比较不同种燃料的热值 ”的实验中，通过观察温度计示数的变化来比较燃料放出的热量的多少。这种探究问题的方法又叫  __________________ 法。 (3)若甲装置中装有 500g 水，10g的“燃料 1 ”完全燃烧，温度计的示数升高了 20℃ , 则水吸收的热 量是 _______  J ；假设“燃料 1 ”完全燃烧放出的热量全部被水吸收 ，则“燃料 1 ”的热值为  _______________ J/kg 。计算出的热值与标准热值相比 __________ （填“偏大 ”、“偏小 ”或“一样 ”） [水的比热容为 4.2×103J/（kg•℃） ]。 ▌题型02 热机效率的计算 1.有关效率的计算题是常考的题型，同学们要重视此类题目。解题时只要抓住“效率”这一关键词即可。“效率”是我们的收获在我们的付出中占的比例，所以不管是计算热机的效率还是机械效率，我们只要找出我们的收获和我们的付出，然后将它们相除即可。 2.(1)大数值的计算尽量用科学记数法； (2)单位都统一成国际单位制单位。 3. 特别提醒 1.热机效率不能达到100%： 不能，因为热机工作中会存在各种能量损失，用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，故热机效率一定小于100%。 2.利用公式理解减少能量损失可以提高热机效率：。 易错提醒： 1.热机效率是个比值，与功率大小、消耗燃料多少、转速快慢等因素无关。 2. 热机的效率越高意味着消耗相同质量的燃料输出的有用功越多。 1．关于热机效率，下列说法中正确的是（     ） A．热机做的有用功多，效率一定高 B．热机使用的燃料的热值越大，它的效率越高 C．热机单位时间内耗费的燃料少，效率一定高 D．热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高 2．（25-26九年级上·辽宁大连·期中）某同学家自来水的温度为15℃，他洗澡时把燃气热水器的温度设定为40℃。如果他某次洗澡用了20kg的热水，消耗了的天然气。已知天然气的热值是水的比热容是。求： (1)洗澡水吸收的热量是多少？ (2)天然气放出的热量是多少？ (3)该热水器的效率是多少？ 3．（25-26九年级上·山东济南·期中）在一次郊游活动中同学们用酒精炉烧水，他们将1kg初温为20℃的水加热到70℃。整个过程使用了20g酒精。（已知酒精的热值为，水的比热容为。求 (1)水吸收的热量； (2)酒精燃烧放出的热量； (3)此次使用该酒精炉加热的效率。 4．国家提倡节能减排，各地“煤改气”正在积极进行，某同学想计算他家天然气烧水的热效率，将初温为的水倒入烧水壶中，把水加热到时吸收了的热量，同时测出消耗天然气。已知水的比热容，天然气热值约为。求： (1)烧水壶中水的质量； (2)这些天然气完全燃烧能放出的热量； (3)他家天然气灶的效率； (4)请提出一条提高天然气灶效率的措施。 5．（25-26九年级上·上海奉贤·期中）2025年4月16日在郑州机场有520架次的客机、75架次的货机飞行，高峰时刻平均每2分钟就有一架货机起降。若某架飞机某次以900km/h的速度直线飞行了1h，消耗燃料1400kg，发动机巡航推力。 (1)飞机燃料的热值为，其物理意义是________。 (2)求此次飞行过程中发动机推力做的功； (3)求此次飞行，该架飞机发动机的效率；（假设燃料完全燃烧，百分号前保留整数） (4)写出一种可以提高飞机发动机效率的办法。 ▌题型03 能量守恒定律 1.在没有温度差的情况下，从自然界中的海水或空气中不断吸取热量而使之连续地转化为机械能的机器违反了热力学第二定律，故称为" 第二类永动机"。第一类永动机和第二类永动机是违反当前客观科学规律，是不能够被制造出来的。 2.燃料燃烧对环境的影响： 1．下列关于提高家用汽车汽油机热机效率的积极意义，说法错误的是（     ） A．可以降低日常出行的燃油消耗成本 B．能完全消除汽车行驶过程中产生的噪声 C．减少燃油燃烧的能量浪费，节约能源 D．降低尾气中未完全燃烧的污染物排放，利于环保 2．（双选）为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更加强劲，下列有关说法正确的是（     ） A．尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全 B．若给该发动机安装消音器，是从传播过程中减弱了噪声 C．该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护 D．该新型汽车发动机的热机效率可达100% 3．小球在地面弹跳，小球弹起的高度会逐渐减小，同时小球变热这一过程机械能_________。根据能量守恒定律，小球把一部分机械能转化成内能，总的能量____________。 4．如图所示，是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，使叶片转动来对外做功，同时带动抽水机将水从低处抽到高处，从而循环工作。水流从高处流下时，水的重力势能转化为水的______能；水流冲击叶片转动时，水的动能______（选填“转移”或“转化”）到叶片；叶片转动，把水从低处抽到高处时，叶片的动能转化为水的______能。在周而复始的转化过程中，各部件之间由于摩擦，会使得机械能转化为______能，装置的机械能越来越______，所以永动机______（选填“能够”或“不能”）永远转动下去。 5．乒乓球从1m高处静止释放，反弹后的高度不到1m。 (1)这是不是违反了能量转化和守恒定律？为什么？ (2)若要使乒乓球反弹的高度超过1m，该如何操作？ 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 14.4 跨学科：热机效率和环境保护 题型01 对热值的理解 题型02 热机效率的计算 题型03 能量守恒定律 ▌题型01 对热值的理解 1．【答案】 大 不变 2．【答案】C 3．【答案】D 4．【答案】 比热容 5．【答案】 6．【答案】(1)甲、丙 (2)大于 (3) 不能 两种液体的比热容不同，没有控制液体种类相同，无法通过升温大小比较燃料放出热量的多少，也就不能比较热值大小 7．【答案】(1) 甲、乙 甲、丙 (2)转换 (3) 偏小 ▌题型02 热机效率的计算 1．【答案】D 2．【答案】(1) (2) (3) 3．【答案】(1) (2) (3) 4．【答案】(1) (2)1.92×106 J (3) (4)对水壶除垢/使用导热性能更好的锅具 5．【答案】(1)每千克飞机燃料完全燃烧放出的热量是 (2) (3)49% (4)减小机械部件间的摩擦 ▌题型03 能量守恒定律 1．【答案】B 2．【答案】AC 3．【答案】 减小 不变 4．【答案】 动 转移 重力势 内 少 不能 5．【答案】(1)不违反能量转化和守恒定律。因为乒乓球在下落和碰撞过程中要克服空气摩擦阻力做功且有能量损耗，部分机械能转化为其他形式的能，但总能量是守恒的 (2)用力向下打乒乓球，给乒乓球一个初速度 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 14.4 跨学科：热机效率和环境保护 题型01 对热值的理解 题型02 热机效率的计算 题型03 能量守恒定律 ▌题型01 对热值的理解 特别提醒 热值与比热容的对比： 热值q 比热容c 定义式 (Q/V) 本质 燃料的一种特性，与放热、质量、是否完全燃烧没有关系 物质的一种特性，与吸放热、质量、温度变化量无关 决定因素 燃料的种类 物质的种类、状态 易错提醒： 1. 热值的大小只与燃料种类有关； 2. 不同燃料的热值一般不同； 3. 氢的热值最大。 1．（23-24九年级上·新疆昌吉·期末）2022年6月5日，神舟十四号完美飞天，振奋国人。火箭通常选用热值较____（选填“大”或“小”）的物质作为燃料；燃料燃烧质量减小的过程中剩余燃料的热值____（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 大 不变 【难度】0.85 【知识点】热值的概念、单位和物理意义、比较不同燃料的热值大小 【详解】[1]火箭升空需要充足的能量，相同质量的燃料，热值越大，完全燃烧放出的热量越多，可更好地满足火箭的能量需求。 [2]热值是燃料的固有特性，仅与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧状态等因素无关。 2．下列关于燃料的热值说法正确的是（     ） A．燃料燃烧越充分，其热值越大 B．燃料的热值越大，完全燃烧放出的热量越多 C．一桶汽油用去三分之一，剩余汽油的热值不变 D．氢的热值为，则10kg的氢燃烧释放的热量为 【答案】C 【难度】0.76 【知识点】热值的概念、单位和物理意义、热值的公式及相关计算 【详解】A． 热值是燃料的固有特性，仅与燃料种类有关，与燃烧充分程度无关，故A错误； B． 燃料完全燃烧放热公式为，放出热量多少由热值和质量共同决定，未控制质量相同的情况下，热值大放热不一定多，故B错误； C． 热值与燃料质量无关，剩余汽油种类不变，热值不变，故C正确； D． 只有燃料完全燃烧时放热满足，选项未说明氢是完全燃烧，无法直接用热值计算得出释放热量为，故D错误。 故选C。 3．关于燃料的热值，下列说法正确的是（     ） A．燃烧某种燃料放出的热量叫作这种燃料的热值 B．燃料不完全燃烧的热值比完全燃烧时的热值小 C．质量越大、燃烧越充分，燃料的热值越大 D．燃料的热值与燃料的种类有关，不同的燃料热值一般不同 【答案】D 【难度】0.85 【知识点】热值的概念、单位和物理意义 【详解】A．热值定义为1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，该选项缺少“完全燃烧”条件，故A错误； BCD．热值是燃料的固有属性，热值由燃料种类决定，不同燃料热值一般不同，与燃烧是否完全无关，与质量、燃烧充分程度均无关，故BC错误； D正确。 故选D。 4．某汽车百公里耗油5kg，这些汽油完全燃烧可放出的热量是______J。汽油机工作时，需要用水为其降温，这是利用水的______大的特点。若水箱内5kg水，温度升高了，则水吸收的热量为______J。[，] 【答案】 比热容 【难度】0.88 【知识点】水的比热容特点及应用、计算物体温度变化时的吸放热、热值的公式及相关计算 【详解】汽油完全燃烧放出的热量 水的比热容大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同温度时可以吸收更多热量，降温效果更好，因此汽油机用水做冷却剂。 水吸收的热量 5．某太阳能热水器的水箱内装有50kg的水，太阳光照射一段时间后，水温从升高到，水吸收的热量是____________J，这些热量相当于完全燃烧____________kg的焦炭放出的热量。（水的比热容是，焦炭的热值是。） 【答案】 【难度】0.65 【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 【详解】水吸收的热量为 焦炭完全燃烧放出的热量等于水吸收的热量，即 由可得，故需要焦炭的质量为 6．如图所示，甲、乙、丙三图的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内液体的初温与质量也相同，燃料完全燃烧，不考虑热量损失 (1)对比___________两幅图，可以得出两种液体的比热容大小关系 (2)对比甲乙两幅图，燃料完全燃烧后，乙图中液体的内能大于甲图中液体的内能，则燃料2的热值__________燃料1的热值（选填“大于”、“等于”或“小于”） (3)对比乙丙两幅图，燃料完全燃烧后，液体b升高的温度大于液体a升高的温度，则____________（选填“能”或“不能”）说明燃料1的热值更大，原因是____________________ 【答案】(1)甲、丙 (2)大于 (3) 不能 两种液体的比热容不同，没有控制液体种类相同，无法通过升温大小比较燃料放出热量的多少，也就不能比较热值大小 【难度】0.67 【知识点】不同物质的吸热本领、比较不同燃料的热值大小、控制变量法 【详解】（1）探究两种液体的比热容大小，需要控制加热条件完全相同，也就是使用同种燃料，保证相同时间内放出的热量一致，改变被加热的液体种类。甲、丙两图燃料都是燃料1，加热条件相同，被加热的液体分别是a和b、且液体初温质量都相同，符合控制变量的要求，可以对比得出两种液体的比热容关系。 （2）不考虑热量损失时，液体吸收的热量等于燃料燃烧放出的热量，液体内能的增加量等于吸收的热量。甲乙两图中被加热的液体a的质量、初温完全相同，燃料完全燃烧后乙中液体内能更大，说明乙中燃料2完全燃烧后放出的热量更多；已知燃料总质量相同，因此燃料2完全燃烧能放出的总热量更多，根据热值定义 ，可得燃料2的热值大于燃料1的热值。 （3）丙两图中，燃料种类不同，同时烧杯内的液体是a、b两种不同液体，二者比热容不同，没有控制被加热的液体种类一致，变量不唯一。 7．如图所示，  甲、 乙、丙三个实验装置完全相同，燃料的质量都为 10g ，烧杯内的液体的质量也相同。 (1)若要比较不同燃料的热值应该选择_____________两个装置 。若要比较不同物质的比热容应该选择______________两个装置。 (2)在“ 比较不同种燃料的热值 ”的实验中，通过观察温度计示数的变化来比较燃料放出的热量的多少。这种探究问题的方法又叫  __________________ 法。 (3)若甲装置中装有 500g 水，10g的“燃料 1 ”完全燃烧，温度计的示数升高了 20℃ , 则水吸收的热 量是 _______  J ；假设“燃料 1 ”完全燃烧放出的热量全部被水吸收 ，则“燃料 1 ”的热值为  _______________ J/kg 。计算出的热值与标准热值相比 __________ （填“偏大 ”、“偏小 ”或“一样 ”） [水的比热容为 4.2×103J/（kg•℃） ]。 【答案】(1) 甲、乙 甲、丙 (2)转换 (3) 偏小 【难度】0.65 【知识点】不同物质的吸热本领、计算物体温度变化时的吸放热、比较不同燃料的热值大小、转换法 【详解】（1）根据控制变量法的原则，需要保持被加热的液体种类和质量相同，只改变燃料的种类。由图可知，甲和乙装置中的液体都是“液体a”，且质量相同，而燃料分别是“燃料1”和“燃料2”。因此，应选择 甲、乙 两个装置； 根据控制变量法的原则，需要使用相同的燃料（即相同的热源），加热不同种类但质量相同的液体。由图可知，甲和丙装置中使用的燃料都是“燃料1”，而烧杯内的液体分别是“液体a”和“液体b”，且质量相同。因此，应选择 甲、丙 两个装置。 （2）在“比较不同燃料的热值”实验中，燃料燃烧放出的热量多少无法直接测量，但可以通过观察被加热液体的温度计示数变化来间接判断。液体温度升高得越多，说明吸收的热量越多，即燃料放出的热量越多。这种将不易直接测量的物理量（热量）转换成易于观察和测量的物理量（温度变化）的方法，叫做转换法。 （3）由题可知，水的质量 温度升高，所以水吸收的热量 由题“燃料1”完全燃烧放出的热量全部被水吸收，即 燃料的质量 根据可得，“燃料 1 ”的热值 在实际实验中，燃料燃烧放出的热量不可能完全被水吸收，会有热量散失到周围环境中，或被烧杯、温度计等器材吸收。因此，水实际吸收的热量会小于燃料完全燃烧放出的总热量 。由于我们是根据来计算热值的，所以计算出的热值会比燃料的真实热值偏小。 ▌题型02 热机效率的计算 1.有关效率的计算题是常考的题型，同学们要重视此类题目。解题时只要抓住“效率”这一关键词即可。“效率”是我们的收获在我们的付出中占的比例，所以不管是计算热机的效率还是机械效率，我们只要找出我们的收获和我们的付出，然后将它们相除即可。 2.(1)大数值的计算尽量用科学记数法； (2)单位都统一成国际单位制单位。 3. 特别提醒 1.热机效率不能达到100%： 不能，因为热机工作中会存在各种能量损失，用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，故热机效率一定小于100%。 2.利用公式理解减少能量损失可以提高热机效率：。 易错提醒： 1.热机效率是个比值，与功率大小、消耗燃料多少、转速快慢等因素无关。 2. 热机的效率越高意味着消耗相同质量的燃料输出的有用功越多。 1．关于热机效率，下列说法中正确的是（     ） A．热机做的有用功多，效率一定高 B．热机使用的燃料的热值越大，它的效率越高 C．热机单位时间内耗费的燃料少，效率一定高 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 【难度】0.85 【知识点】热机效率的定义 【详解】A．根据，仅大时，若更大，则η可能更低，故A错误； B．根据，燃料热值q大时，若占的比值小，η仍较低，故B错误； C．耗费燃料少即小，若也更小，则η可能更低，故C错误； D．一定时，消耗燃料越少则越小，由可知η越大，效率越高，故D正确。 故选D。 2．（25-26九年级上·辽宁大连·期中）某同学家自来水的温度为15℃，他洗澡时把燃气热水器的温度设定为40℃。如果他某次洗澡用了20kg的热水，消耗了的天然气。已知天然气的热值是水的比热容是。求： (1)洗澡水吸收的热量是多少？ (2)天然气放出的热量是多少？ (3)该热水器的效率是多少？ 【答案】(1) (2) (3) 【难度】0.65 【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）水升高的温度 水吸收的热量 （2）天然气完全燃烧放出的热量 （3）热水器的效率 3．（25-26九年级上·山东济南·期中）在一次郊游活动中同学们用酒精炉烧水，他们将1kg初温为20℃的水加热到70℃。整个过程使用了20g酒精。（已知酒精的热值为，水的比热容为。求 (1)水吸收的热量； (2)酒精燃烧放出的热量； (3)此次使用该酒精炉加热的效率。 【答案】(1) (2) (3) 【难度】0.65 【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）水升高的温度 水吸收的热量 （2）酒精质量 酒精完全燃烧放出的热量 （3）此次使用该酒精炉加热的效率 4．国家提倡节能减排，各地“煤改气”正在积极进行，某同学想计算他家天然气烧水的热效率，将初温为的水倒入烧水壶中，把水加热到时吸收了的热量，同时测出消耗天然气。已知水的比热容，天然气热值约为。求： (1)烧水壶中水的质量； (2)这些天然气完全燃烧能放出的热量； (3)他家天然气灶的效率； (4)请提出一条提高天然气灶效率的措施。 【答案】(1) (2)1.92×106 J (3) (4)对水壶除垢/使用导热性能更好的锅具 【难度】0.65 【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、提高热机的效率的方法、加热效率的计算 【详解】（1）烧水壶中水的质量：由得 （2）天然气完全燃烧放出的热量： （3）他家天然气灶的效率: （4）提高热效率的核心在于增加有效吸热或减少热量损失。在实际烧水过程中，可以通过让天然气充分燃烧（如调节进气量使火焰呈蓝色）、使用导热性能更好的锅具、给烧水壶加盖以减少热量向空气中散失等方法来提高效率。 5．（25-26九年级上·上海奉贤·期中）2025年4月16日在郑州机场有520架次的客机、75架次的货机飞行，高峰时刻平均每2分钟就有一架货机起降。若某架飞机某次以900km/h的速度直线飞行了1h，消耗燃料1400kg，发动机巡航推力。 (1)飞机燃料的热值为，其物理意义是________。 (2)求此次飞行过程中发动机推力做的功； (3)求此次飞行，该架飞机发动机的效率；（假设燃料完全燃烧，百分号前保留整数） (4)写出一种可以提高飞机发动机效率的办法。 【答案】(1)每千克飞机燃料完全燃烧放出的热量是 (2) (3)49% (4)减小机械部件间的摩擦 【难度】0.57 【知识点】功的计算和估算、热值的概念、单位和物理意义、热机效率的计算、提高热机的效率的方法 【详解】（1）飞机燃料的热值为，其物理意义是每千克飞机燃料完全燃烧放出的热量是。 （2）此次飞行过程中飞机飞行的路程 发动机巡航推力为，则发动机推力做的功为 （3）完全燃烧1400kg燃料时，放出的热量为 该飞机发动机的效率为 （4）减小机械部件间的摩擦，如使用优质润滑油，可减少摩擦消耗的能量损失，从而提高飞机发动机效率。 ▌题型03 能量守恒定律 1.在没有温度差的情况下，从自然界中的海水或空气中不断吸取热量而使之连续地转化为机械能的机器违反了热力学第二定律，故称为" 第二类永动机"。第一类永动机和第二类永动机是违反当前客观科学规律，是不能够被制造出来的。 2.燃料燃烧对环境的影响： 1．下列关于提高家用汽车汽油机热机效率的积极意义，说法错误的是（     ） A．可以降低日常出行的燃油消耗成本 B．能完全消除汽车行驶过程中产生的噪声 C．减少燃油燃烧的能量浪费，节约能源 D．降低尾气中未完全燃烧的污染物排放，利于环保 【答案】B 【难度】0.85 【知识点】热机与环境保护、燃料的利用和环境保护、提高热机的效率的方法、从声源处减弱 【详解】A．热机效率提升后，相同有用功下消耗的燃油更少，能直接降低出行成本，故A正确； B．提高热机效率只能减少能量损耗，无法完全消除汽车运行的机械噪声，故B错误； C．提高热机效率能让更多燃油内能转化为机械能，减少能量浪费，节约能源，故C正确； D．效率提升会让燃料燃烧更充分，减少尾气中有害污染物的排放，助力节能减排、保护环境，故D正确。 本题选错误的选项，因此选B。 2．（双选）为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更加强劲，下列有关说法正确的是（     ） A．尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全 B．若给该发动机安装消音器，是从传播过程中减弱了噪声 C．该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护 D．该新型汽车发动机的热机效率可达100% 【答案】AC 【难度】0.7 【知识点】燃料的利用和环境保护、热机效率的定义、提高热机的效率的方法、从声源处减弱 【详解】A．尾气“汽油味”降低说明未燃烧的汽油量少，即汽油在汽缸中燃烧更完全，故A正确； B．给发动机安装消音器，是从声源处减弱噪声，并非在传播过程中减弱噪声，故B错误； C．发动机燃烧更充分，相同油耗下输出动力更强，减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护，故C错误； D．热机工作时不可避免存在热量散失、克服部件摩擦做功等额外能量损失，热机效率一定小于100%，故D错误。 故选AC。 3．小球在地面弹跳，小球弹起的高度会逐渐减小，同时小球变热这一过程机械能_________。根据能量守恒定律，小球把一部分机械能转化成内能，总的能量____________。 【答案】 减小 不变 【难度】0.92 【知识点】机械能与其他形式能的转化、能量的转化、能量守恒定律 【详解】因小球弹跳过程中部分机械能转化为内能，故机械能减小；由能量守恒定律可知，能量发生转化或转移时，总的能量保持不变。 4．如图所示，是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，使叶片转动来对外做功，同时带动抽水机将水从低处抽到高处，从而循环工作。水流从高处流下时，水的重力势能转化为水的______能；水流冲击叶片转动时，水的动能______（选填“转移”或“转化”）到叶片；叶片转动，把水从低处抽到高处时，叶片的动能转化为水的______能。在周而复始的转化过程中，各部件之间由于摩擦，会使得机械能转化为______能，装置的机械能越来越______，所以永动机______（选填“能够”或“不能”）永远转动下去。 【答案】 动 转移 重力势 内 少 不能 【难度】0.76 【知识点】物体运动过程中各种机械能的变化情况、判断实际生活及应用中的能量转化或转移、能量守恒定律 【详解】水从高处流下时，水的质量不变、高度变小、重力势能变小，速度变大、动能变大，水的重力势能转化为动能。 水流冲击叶片转动时，水的动能从水转移到叶片上，是能量的转移过程，没有能量形式的本质变化。 叶片转动，运动叶片具有的动能，把水抽到高处时，水的重力势能变大，此过程中叶片的动能转化为运动到高处的水的重力势能。 由于装置的各部件之间在运动时存在摩擦，所以装置会克服摩擦做功从而把机械能转化为内能，从而导致装置具有的机械能越来越少，最终停止运动，因此这个永动机不能永远运动下去。 5．乒乓球从1m高处静止释放，反弹后的高度不到1m。 (1)这是不是违反了能量转化和守恒定律？为什么？ (2)若要使乒乓球反弹的高度超过1m，该如何操作？ 【答案】(1)不违反能量转化和守恒定律。因为乒乓球在下落和碰撞过程中要克服空气摩擦阻力做功且有能量损耗，部分机械能转化为其他形式的能，但总能量是守恒的 (2)用力向下打乒乓球，给乒乓球一个初速度 【难度】0.7 【知识点】物体运动过程中各种机械能的变化情况、能量守恒定律 【详解】（1）能量转化和守恒定律是指能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。乒乓球从1m高处静止释放，在下落过程中要克服空气摩擦阻力做功，与地面碰撞过程中也会有能量损耗，部分机械能转化为内能等其他形式的能，导致机械能减少，所以反弹后的高度不到1m。但整个过程中能量的总量是守恒的，并没有违反能量转化和守恒定律。 （2）要使乒乓球反弹的高度超过1m，需要增加乒乓球的初始机械能。可以用力向下打乒乓球，给乒乓球一个向下的初速度，使其获得初动能，这样乒乓球初始的机械能（动能与重力势能之和）就会增大。在运动和碰撞过程中虽然会有能量损失，但当增加的初始动能大于能量损失时，乒乓球反弹到1m高度时仍具有一定的动能，就会继续向上运动，从而使反弹高度超过1m。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $