14.3 热机的效率 同步讲义 -2026-2027学年人教版物理九年级全一册

本讲义聚焦初中物理“热机的效率”核心知识点，系统梳理燃料燃烧能量转化（化学能转内能）、热值（影响因素及固液气计算）、热机效率概念及计算等内容，构建从能量转化到热值再到效率的递进式学习支架。 该资料按10大题型分类，每题型含解题知识与典例变式，通过控制变量法实验（如比较燃料热值）培养科学探究能力，结合火箭、热水器等实例强化能量观念，课中助力教师教学，课后帮助学生查漏补缺。

14.3 热机的效率 内 容 导 航 题型1 燃料燃烧时的能量转化 题型2 燃料热值的影响因素 题型3 固体和液体的热值计算 题型4 气体的热值计算 题型5 比较不同燃料的热值大小 题型6 燃料燃烧释放的能力的流向 题型7 热机的效率的概念 题型8 热机的效率公式与计算 题型9 常见热机的效率 题型10 热机效率公式的定性比较 考 点 演 练 题型1 燃料燃烧时的能量转化 解｜题｜知｜识 燃料燃烧时的能量转化是化学能转化为内能。在燃料燃烧的过程中，燃料中的化学键被破坏，释放出化学能。这些能量中的一部分被用来加热燃料周围的物质，使其温度升高，也就是将化学能转化为内能。 【典例1】2023年4月16日，我国首颗降水测量专用卫星“风云三号07星”发射成功，并进入预定轨道绕地飞行，下列描述正确的是（　　） A．火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的热值大 B．卫星进入轨道后运动状态不变 C．火箭升空过程中，燃料燃烧将机械能转化为化学能 D．火箭升空过程中，外壳与大气摩擦温度升高，其内能转化为机械能 【答案】A 【解答】解：A．火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的热值大，完全燃烧相同质量的液氢和其他燃料，液氢能放出更多的热量，故A正确，符合题意； B．卫星进入轨道后，做圆周运动，运动方向一直在改变，运动状态会改变，故B错误，不符合题意； C．火箭升空过程中，燃料燃烧将化学能转化为内能，故C错误，不符合题意； D．火箭升空过程中，外壳与大气摩擦，克服摩擦做功，温度升高，其机械能转化为内能，故D错误，不符合题意。 故选：A。 【变式1】如图所示是一个香薰炉，点燃炉内蜡烛加热香薰液，一会儿，房间内充满了香气。对该过程分析正确的是（　　） A．蜡烛燃烧将内能转化为化学能 B．香薰液通过做功增加内能 C．炉内蜡烛加热香薰液减慢了分子热运动 D．香气弥漫是扩散现象 【答案】D 【解答】解：A．蜡烛燃烧将化学能转化为内能、光能，不是内能转化为化学能，故A错误； B．香薰液是通过炉内蜡烛加热，通过热传递的方式来增加内能，故B错误； CD．香气弥漫是因为香薰液的分子在不停地做无规则运动，使整个房间都能闻到香气，这是扩散现象，炉内蜡烛加热香薰液，使香薰液的温度升高，温度越高，分子热运动越剧烈，故C错误，D正确。 故选：D。 【变式2】关于王安石《元日》中涉及到的物理知识，对其解释正确的是（　　） A．爆竹声中一岁除——燃烧过程是将爆竹的化学能转化成内能 B．春风送暖入屠苏——屠苏酒浓厚的香气四溢是一种机械运动 C．千门万户瞳瞳日——太阳通过做功的方式让人感到阵阵暖意 D．总把新桃换旧符——春联贴在门框上说明分子之间存在斥力 【答案】A 【解答】解：A、爆竹燃烧时，内部的化学物质发生化学反应，释放出热量，是将爆竹的化学能转化为内能，故A正确。 B、屠苏酒香气四溢是因为酒精分子在不停地做无规则运动，属于扩散现象，不是机械运动。机械运动是指物体位置的变化，而分子的运动是微观层面的，不属于机械运动，故B错误。 C、太阳让人感到暖意是通过热传递的方式，将太阳的热能传递到地球上，而不是做功的方式，故C错误。 D、春联贴在门框上是由于受到摩擦力、胶水的粘性等作用，与分子间的斥力无关，故D错误。 故选：A。 【变式3】如图是我国古籍《天工开物》中描绘的造纸时“透火焙干”的情景。将一张张湿纸膜贴在砖墙上，在巷中生火，砖的温度升高，湿纸膜上的水分逐渐蒸发，干透后揭下来就是成品纸了。下列说法正确的是（　　） A．湿纸能贴在砖墙上是因为分子在不停地做无规则运动 B．木柴燃烧时将内能转化为化学能 C．砖的温度升高是通过热传递改变内能 D．湿纸膜上的水分蒸发时要放热 【答案】C 【解答】解：A、湿纸膜能贴在砖墙上是因为分之间存在相互作用的引力，故A错误； B、木柴燃烧时将化学能转化为内能，故B错误； C、在巷中生火，砖吸收热量，温度升高，内能增加，这是通过热传递的方式改变内能，故C正确； D、蒸发属于汽化，液体汽化时吸热，湿纸膜上的水分蒸发时要吸热，故D错误。 故选：C。 题型2 燃料热值的影响因素 解｜题｜知｜识 燃料的热值与燃料的种类有关，‌而与燃料的质量、‌体积、‌是否完全燃烧以及燃料的状态（‌固态、‌液态或气态）‌无关。‌ 【典例1】关于内能、温度和热量，下列说法中正确的是（　　） A．0℃的冰没有内能 B．燃料燃烧越充分，它的热值就越大 C．物体的内能增加，温度可能不变 D．热传递过程中，热量总是从内能多的物体传递给内能少的物体 【答案】C 【解答】解：A．一切物体都有内能，一块0℃的冰也有内能，故A错误； B．热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，无论燃料燃烧是否充分，它的热值不变，故B错误； C．物体的内能增加，温度可能不变，例如：晶体熔化过程中，吸收热量，内能增加，温度不变，故C正确； D．热传递的条件是有温度差，内能小的物体温度可能比内能大的物体温度高，因此热量也可能由内能小的物体传递给内能大的物体，故D错误。 故选：C。 【变式1】关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　） A．热量只能从内能多的物体向内能少的物体传递 B．物体吸收热量，内能增加，温度不一定升高 C．物体具有的内能越多，它含有的热量就越多 D．汽油机气缸内的汽油燃烧不完全，会导致汽油热值降低 【答案】B 【解答】解：A．热传递的条件是存在温度差，热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递，而不是从内能多的物体向内能少的物体传递，故A错误； B．当晶体熔化时，吸收热量，内能增加，温度保持不变，故B正确； C．只能说吸收或放出热量，不能说含有热量，故C错误； D．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，所以汽油机气缸内的汽油燃烧不完全，不会导致汽油热值降低，故D错误。 故选：B。 【变式2】如图是一种节能型燃气炉灶，据相关介绍，运用该类型炉灶相较于普通炉灶在烧开相同一锅水的情况下，能够节约约12%的燃气量。这是由于使用此炉灶能够（　　） A．提高炉灶的燃烧效率 B．改变水的比热容 C．增大燃气的密度 D．增大燃气的热值 【答案】A 【解答】解：A．根据热量的计算公式Q吸＝cm（t﹣t0）可知，烧开同样一壶水，水吸收的热量相同，使用节能型燃气炉灶比普通炉灶烧开同样一壶水可以节约燃气10%～15%，说明提高了燃料的利用率，即使用这种炉灶可以提高燃气的燃烧效率，故A符合题意； B．比热容是物质的一种特性，与物质的种类有关，使用此炉灶不能改变水的比热容，故B不符合题意； C．密度是物质的一种特性，与物质的种类、状态等有关，使用此炉灶不能增大燃气的密度，故C不符合题意； D．热值是燃料的一种特性，与燃料的种类有关，使用此炉灶不能增大燃气的热值，故D不符合题意。 故选：A。 【变式3】如图所示，卡式炉常用在户外野炊中被大量使用，其主要是以丁烷为燃气。在利用卡式炉烹煮食物主要通过 　　 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变食物内能。烹制食物结束后，剩余的丁烷的热值将会 　 　 （选填“变小”“变大”或“不变”）。 【答案】热传递；不变。 【解答】解：利用卡式炉烹煮食物，食物从锅中吸收热量，用热传递的方式增大食物的内能； 因为热值是燃料的一种性质，烹制食物结束，燃烧一部分后，剩余丁烷的种类没变，故其热值不变。 故答案为：热传递；不变。 题型3 固体和液体的热值计算 解｜题｜知｜识 固体和液体：q；Q＝qm。 气体：q；Q＝qV。 【典例1】与固体燃料相比，液体燃料火箭无需人工雕刻火药。甲烷是天然气的主要成分。液态甲烷作为火箭发射的燃料之一，其密度约为0.42×103kg/m3，热值为5.0×107J/kg。酒精的密度为0.8×103kg/m3，热值为3.0×107J/kg，下列关于液态甲烷和酒精的叙述正确的是（　　） A．酒精的密度比液态甲烷的密度小 B．液态甲烷燃烧时，内能转化为化学能 C．相同体积的液态甲烷和酒精，液态甲烷的质量更大 D．10kg的液态甲烷完全燃烧，放出的热量为5.0×108J 【答案】D 【解答】解：AC、由题可知，酒精的密度大于液态甲烷的密度；相同体积的液态甲烷和酒精，由m＝ρV可知，酒精的质量更大，故AC错误； B、燃料燃烧时，将化学能转化为内能，故B错误； D、10kg的液态甲烷完全燃烧时放出的热量：Q放＝mq＝10kg×5.0×107J/kg＝5.0×108J，故D正确。 故选：D。 【变式1】有甲、乙两种不同的燃料，甲燃料的质量为2kg，乙燃料的质量为1kg，当甲、乙温度都升高1℃，吸收的热量如图a所示；甲、乙的燃料完全燃烧后放出的热量如图b所示，则下列说法正确的是（　　） A．甲、乙燃料的比热容之比为1 B．甲、乙热值之比为3：2 C．甲、乙温度都降低1℃，甲、乙放热一样多 D．相同质量的甲、乙燃料完全燃烧，甲放出的热量比乙的多 【答案】C 【解答】解：A、甲燃料的质量为2kg，乙燃料的质量为1kg，当甲、乙温度都升高1℃，由图a可知，甲、乙吸收的热量均为4000J，根据c可知，甲、乙燃料的比热容之比为： ，故A错误； B、甲燃料的质量为2kg，乙燃料的质量为1kg，由图b可知，甲燃料完全燃烧后放出的热量为4×107J，乙燃料完全燃烧后放出的热量为3×107J，根据Q放＝mq可知，甲、乙热值之比为： ，故B错误； C、c甲c乙，m甲＝2m乙，都降低1℃，由Q放＝cmΔt可知，放出的热量相等，故C正确； D、甲的热值小于乙的热值，由Q放＝mq可知，相同质量的甲、乙燃料完全燃烧放出的热量，Q甲＜Q乙，故D错误。 故选：C。 【变式2】小林在老师指导下，用如图1所示的同一个实验装置分别加热100g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像（图2），乙从20℃加热至沸腾刚好消耗了4g酒精，若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，。则下列说法中正确的是（　　） A．8min后甲不再吸热，所以温度保持不变 B．乙的吸热能力大于甲的吸热能力 C．0～8min乙吸收的热量为3.36×104J D．该酒精灯的加热效率为65% 【答案】C 【解答】解：A、由图可见，甲在8min后温度保持不变，说明甲处于沸腾状态，沸腾时需要持续吸热，故A错误； B、由图可知，加热相同时间，如4min，乙升高的温度比甲升高的温度多，根据可知，吸收热量相同、质量相同时，温度变化量越大，比热容越小，吸热能力弱，因此甲的吸热能力比乙强，由于正常情况下，水的比热容较大，所以甲为水，故B错误； C、相同的加热仪器，说明相同加热时间两种液体吸收的热量相同，所以0～8min乙吸收的热量为： Q乙＝Q甲＝c水mΔt水＝4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×104J，故C正确； D、4g酒精完全燃烧放出的热量为： Q放＝qm＝3.0×107J/kg×0.004kg＝1.2×105J， 乙加热8min吸收的热量为3.36×104J，则加热10min吸收的热量为： ， 该酒精灯的加热效率为： ，故D错误。 故选：C。 【变式3】图所示为某种固体酒精炉，固体酒精炉比液体酒精炉使用时更安全，为了测定该固体酒精炉的热效率，在炉中放入40g的固体酒精，当固体酒精燃烧完后，锅中1kg的水温度从20℃升高到了70℃。若固体酒精完全燃烧，放出的热量是　 J，固体酒精炉的热效率是　 　 。【已知固体酒精的热值为1.5×107J/kg，水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）】 【答案】6×105；35%。 【解答】解：固体酒精完全燃烧放出的热量： Q放＝m酒精q酒精＝40×10﹣3kg×1.5×107J/kg＝6×105J； 水吸收的热量： Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（70℃﹣20℃）＝2.1×105J； 固体酒精炉的热效率是 。 故答案为：6×105；35%。 题型4 气体的热值计算 解｜题｜知｜识 气体：q；Q＝qV。 【典例1】小华家使用的是天然气热水器，该热水器的铭牌下，其中热效率模糊不清。已知当时自来水的温度为20℃，天然气的热值为3.2×107J/m3，，求： 燃气热水器 输出热水温度 40℃ 气量 0.02m3/min 水量 5kg/min 热效率 （1）燃气热水器正常放出热水1分钟水吸收的热量； （2）燃气热水器正常工作的热效率（结果保留一位小数）。 【答案】（1）燃气热水器正常放出热水1分钟水吸收的热量是4.2×105J； （2）燃气热水器正常工作的热效率是65.6%。 【解答】解：（1）由热水器的铭牌数据可知燃气热水器正常工作1分钟流出热水的质量为m＝5kg， 水吸收的热量； （2）由热水器的铭牌数据可知燃气热水器正常工作1分钟消耗的天然气的体积V＝0.02m3， 1 分钟天然气完全燃烧放出的热量， 燃气热水器正常工作的热效率：η65.6%。 答：（1）燃气热水器正常放出热水1分钟水吸收的热量是4.2×105J； （2）燃气热水器正常工作的热效率是65.6%。 【变式1】如图所示，某同学用燃气灶烧水给餐具消毒。已知密闭锅内水的质量为5kg，水的初温为25℃，当水刚好烧开时，共消耗了0.05m3的天然气，该燃气灶烧水的热效率为84%。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为4.0×107J/m3]求： （1）0.05m3的天然气完全燃烧所放出的热量； （2）以上过程中，水吸收的热量； （3）密闭的锅内水烧开时的温度。 【答案】（1）0.05m3的天然气完全燃烧所放出的热量为2×106J； （2）以上过程中，水吸收的热量为1.68×106J； （3）密闭的锅内水烧开时的温度为105℃。 【解答】解：（1）0.05m3的天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝Vq＝0.05m3×4.0×107J/m3＝2×106J； （2）水吸收的热量：Q吸＝ηQ放＝84%×2×106J＝1.68×106J； （3）根据Q吸＝cm（t﹣t0）可知，密闭的锅内水烧开时的温度为：tt025℃＝105℃。 答：（1）0.05m3的天然气完全燃烧所放出的热量为2×106J； （2）以上过程中，水吸收的热量为1.68×106J； （3）密闭的锅内水烧开时的温度为105℃。 【变式2】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℃，通过查看水表得知自己洗澡用了0.02m3的水。如果燃气热水器的效率是95%，他这次洗澡消耗了多少天然气？天然气的热值取4.0×107J/m3。 【答案】他这次洗澡消耗了0.055m3的天然气。 【解答】解：由ρ可得，所用热水的质量： m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.02m3＝20kg； 热水吸收的热量： Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×20kg×（40℃﹣15℃）＝2.1×106J； 天然气完全燃烧释放的热量： Q放2.2×106J， 由Q放＝Vq可得，需要消耗天然气的体积： V0.055m3。 答：他这次洗澡消耗了0.055m3的天然气。 【变式3】如图是乐乐家新装的天然气热水器，能效等级为2级。国家规定能效等级为2级的热水器，热效率不低于88%。乐乐想知道这款热水器的能效等级实际是否达标，于是将热水器的温度设定在42℃（即水从热水器流出的温度），某次洗澡用水90kg，洗澡一次使用燃气0.2m3。已知q天热气＝7.0×107J/m3，进入热水器的冷水温度为7℃，求： （1）求消耗的天然气完全燃烧放出的热量； （2）求水吸收的热量； （3）通过计算判定该款热水器能效等级是否达标。 【答案】（1）消耗的天然气完全燃烧放出的热量为1.4×107J； （2）水吸收的热量为1.323×107J； （3）该款热水器能效等级达标。 【解答】解：（1）这些天然气完全燃烧放出的热量： Q放＝q天热气V＝7.0×107J/m3×0.2m3＝1.4×107J； （2）水吸收的热量： Q吸＝cm水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×90kg×（42℃﹣7℃）＝1.323×107J； （3）热水器的热效率： η100%100%＝94.5%＞88%， 因此该款热水器能效等级达标。 答：（1）消耗的天然气完全燃烧放出的热量为1.4×107J； （2）水吸收的热量为1.323×107J； （3）该款热水器能效等级达标。 题型5 比较不同燃料的热值大小 解｜题｜知｜识 准备实验器材：‌需要准备铁架台、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计各两只，‌以及适量的水和两种不同的燃料（‌如酒精和汽油）‌。‌ 设置实验装置：‌按照实验装置图依次将燃料盒、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计自下而上固定好。‌ 控制变量：‌确保两种燃料的质量相同，‌燃烧的时间相同，‌加热相同质量的同种液体。‌ 进行实验：‌在两个烧杯中倒入质量相同、‌初温相同的水；‌在燃料盒中倒入质量相等的适量酒精和汽油；‌分别点燃酒精和汽油，‌加热烧杯内的水，‌直到燃料燃尽。‌记录数据：‌燃料燃尽后，‌记录两烧杯内水升高的温度△t。‌ 分析结果：‌比较两装置中烧杯内水升高的温度△t，‌升高的温度越高，‌表明水吸收的热量越多，‌进而表明燃料的放热能力越强。‌ 【典例1】如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的两种液体进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时液体升高的温度用Δt表示（液体未沸腾），下列说法正确的是（　　） A．若甲、乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，两个装置用来探究燃料的热值大小 B．若甲、乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，的值越大，液体的吸热能力越强 C．若甲、乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同，的值越大，燃料的热值越大 D．若甲、乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同的值越大，燃料的热值越大 【答案】D 【解答】解：A、比较不同燃料的燃烧值，应控制被加热液体的种类、质量相同而燃料不同，故A错误； B、甲、乙燃料种类相同，根据c可知，的值越大，吸收相同热量，升高温度越高，吸热能力越弱，故B错误； CD、若甲、乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同，的值越大，液体吸收热量越多燃料的热值越大，故C错误D正确。 故选：D。 【变式1】如图是实验室探究“不同物质吸热能力”和“比较热值大小”的实验装置（　　） A．探究不同物质的吸热能力，甲、乙燃料质量相同 B．温度计升高的量都能反映吸收热量多少 C．若比较热值大小，液体1和液体2是不种液体 D．两个实验液体1和液体2的质量都必须相同 【答案】D 【解答】解：A、比较不同物质的吸热能力，应使用相同的热源，控制不同液体相同时间内吸热相同，通过温度的变化来判断不同液体的吸热能力，燃料的种类也必须相同，故A错误； BCD、比较不同燃料的热值，根据控制变量法，要使用质量相同的不同燃料完全燃烧后使相同质量的同种液体吸热，通过比较液体升高的温度，根据Q＝cmΔt，得出不同燃料放出热量的多少， 根据转换法可知，实验中煤油和水吸热的多少是通过加热时间的长短来反映，故BC错误，D正确。 故选：D。 【变式2】有甲、乙两种不同的燃料，甲燃料的质量为2kg，乙燃料的质量为1kg，当甲、乙温度都升高1℃，吸收的热量如图a所示；甲、乙的燃料完全燃烧后放出的热量如图b所示，则下列说法正确的是（　　） A．甲燃料的比热容等于乙的比热容 B．甲燃料的热值大于乙的热值 C．甲、乙物体温度都降低1℃，甲、乙放出的热量一样多 D．相同质量的甲、乙燃料完全燃烧，甲放出的热量比乙的多 【答案】C 【解答】解： A、由图a知，甲、乙升高相同的温度，吸收相同的热量，m甲＝2m乙，由c可知，c甲c乙，即：甲的比热容小于乙的比热容，故A错误； B、m甲＝2m乙，完全燃烧后甲、乙产生的热量Q甲：Q乙＝4×107J：3×107J＝4：3，由q可知，q甲：q乙2：3，即：甲的热值小于乙的热值，故B错误； C、c甲c乙，m甲＝2m乙，都降低1℃，由Q放＝cmΔt可知，放出的热量相等，故C正确； D、甲的热值小于乙的热值，由Q放＝mq可知，相同质量的甲、乙燃料完全燃烧放出的热量，Q甲＜Q乙，故D错误。 故选：C。 【变式3】如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同，下列说法不正确的是（　　） A．比较不同液体的比热容，可以选择甲、丙两图 B．比较不同液体的比热容，可以选择乙、丙两图 C．比较不同燃料的热值，可以选择乙、丙两图 D．比较不同燃料的热值，不可以选择甲、乙两图 【答案】BCD 【解答】解：AB、为了比较不同液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间，进而判断两种液体比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验，故A正确，B错误； CD、为了比较不同燃料的热值，要用不同的燃料，应加热同种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热的多少，进而判断热值大小，所以应选择甲和乙两图进行实验，故CD错误。 故选：BCD。 题型6 燃料燃烧释放的能力的流向 解｜题｜知｜识 热机在工作过程中造成能量损失的因素有： ①燃料很难全部燃烧； ②排出的废气带走能量； ③热机部件要散热； ④克服运转机件之间的摩擦消耗能量． 【典例1】单缸四冲程汽油机飞轮每分钟转2760r，则每秒对外做功　　 次，若每次对外做功100J，且该汽油机的效率为30%，则它连续工作1h需消耗汽油　　 kg，。 【答案】23；0.6。 【解答】解：飞轮每分钟转2760r，则每秒转46r， 由于汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2转，对外做功1次，所以该汽油机每秒对外做功23次； 该汽油机1h对外做功的次数：n＝3600s×23r/s＝82800r， 1h所做的功：W＝100J/r×82800r＝8.28×106J， 由η可得1h消耗的汽油完全燃烧放出的热量： Q放2.76×107J， 由Q放＝mq可得消耗汽油的质量： m0.6kg。 故答案为：23；0.6。 【变式1】小明同学看到爸爸启动汽车时，转速表如图所示。转速表中的示数反映了发动机曲轴每分钟的转动次数。若汽车用的是四冲程汽油机，则一个工作循环对外做功　　 次。若一个工作循环对外做功为1200J，则每分钟做功　 J。则截至2022年底，我国燃油汽车保有量约为3亿辆。假设每辆汽车每年耗油0.64t，汽车内燃机的效率平均值取30%。如果能把内燃机效率提高2%，我国每年可以节约　 t燃油。 【答案】1；1.2×106J；1.2×107。 【解答】解：单缸四冲程汽油机，一个工作循环对外做功1次，飞轮转两圈； 由图可知，该汽车发动机转速为2000r/min，即1min对外做功1000次，一个工作循环对外做功1200J，则每分钟做功W＝1200J×1000＝1.2×106J； 因为内燃机效率提高2%， 所以η2＝η1+2%＝30%+2%＝32%， 因为η， 所以W＝ηqm， 因为内燃机效率提高后有用功是相同的， 所以每辆汽车：η1qm1＝η2qm2， 所以m2m1， 则每辆汽车每年节约燃油： Δm＝m1﹣m2＝m1m1＝（1）m1＝（1）×0.64t＝0.04t； 所以我国可以节约的燃油质量为： Δm总＝nΔm＝3×108×0.04t＝1.2×107t。 故答案为：1；1.2×106J；1.2×107。 题型7 热机的效率的概念 解｜题｜知｜识 定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率，其表达式为：η100%．由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1． 【典例1】关于热机，下列说法错误的是（　　） A．热机性能好坏的重要标志之一是热机效率 B．冬天燃油汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措可以提高热机效率 C．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油机在压缩冲程中压缩程度比汽油机高 D．在压缩冲程中内燃机将机械能转化为内能 【答案】B 【解答】解：A．热机效率是衡量热机性能好坏的重要标志之一，效率越高，热机性能越好，故A正确； B．冬天燃油汽车利用尾气中的余热给车内供暖，是对废气能量的利用，但这并不能提高热机效率（热机效率是有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值），故B错误； C．柴油机的压缩程度比汽油机高，燃料燃烧更充分，所以柴油机的效率比汽油机高，故C正确； D．在压缩冲程中，内燃机的活塞对气体做功，将机械能转化为内能，故D正确。 故选：B。 【变式1】2024年4月25日，搭载着神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭（如图）在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是（　　） A．火箭的燃料燃烧得越充分，热值越大 B．火箭发动机工作过程中的热机效率不可能达到100% C．火箭“体内”的液氢燃料温度低至﹣253℃，内能为零 D．火箭使用液态氢作燃料，是因为液态氢比热容较大 【答案】B 【解答】解：A、热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，因此无论火箭的燃料燃烧是否充分，其热值不变，故A错误； B、火箭发动机在工作时不可避免的有能量损失，而且要克服机械部件间的摩擦做额外功，效率一定小于100%，故B正确； C、一个物体在任何情况下都具有内能，因此火箭“体内”的液氢燃料温度低至﹣252℃，其内能不为零，故C错误； D、火箭使用液态氢作燃料，是因为液态氢热值大，故D错误。 故选：B。 【变式2】下列说法正确的是（　　） A．热值越大，完全燃烧放出的热量越多 B．热机效率越高，对外输出的有用功越多 C．摩擦生热和熔化吸热中的“热”指的都是热量 D．热传递过程中，实质是内能的转移 【答案】D 【解答】解：A．结合Q放＝mq可知，若燃料质量（m）不确定，仅热值大无法确定总放出的热量多少，故A错误； B．热机效率（）表示有用功占总放热量的比例。若总放热量未知，效率高不一定有用功多，故B错误； C．“摩擦生热”的“热”指通过做功将机械能转化为内能，“熔化吸热”的“热”指热量，二者含义不同，故C错误； D．热传递的实质是内能从高温物体转移到低温物体，属于能量的转移，故D正确。 故选：D。 【变式3】下列是对一些日常现象的分析，其中正确的是（　　） A．沿海地区的气温变化小，与水的比热容较大有关 B．刚烧开的水非常热，是因为水中含有大量的热量 C．物体的温度升高，一定是吸收了热量 D．柴油机比汽油机的效率高，所以任何时候使用柴油机都会消耗更少的燃料 【答案】A 【解答】解：A、沿海地区的气温变化小，与水的比热容较大有关，故A正确； B、刚烧开的水非常热，是因为水的温度高，故B错误； C、物体的温度升高，可能是吸收了热量，故C错误； D、柴油机比汽油机的效率高，但使用柴油机不一定消耗更少的燃料，故D错误。 故选：A。 题型8 热机的效率公式与计算 解｜题｜知｜识 （1）定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率，其表达式为：η100%．由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1． （2）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是描述热机性能的一个重要指标。 【典例1】2024年4月25日，搭载着神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭（如图）在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是（　　） A．火箭的燃料燃烧得越充分，热值越大 B．火箭发动机工作过程中的热机效率是100% C．火箭“体内”的液氢燃料温度低至﹣253℃，内能为零 D．火箭搭载着飞船升空的过程中，飞船的重力势能越来越大 【答案】D 【解答】解：A．热值是燃料的特性，与燃料的种类有关，与燃烧情况无关，所以火箭的燃料燃烧得越充分，热值不变，故A错误； B．由于火箭发动机在工作时，不可避免地会产生一些能量损失，所以火箭发动机在工作过程中，其热机效率并不能达到100%。故B错误； C．一切物体在任何情况下都具有内能，所以火箭“体内”的液氢燃料温度低至﹣253℃，内能不为零，故C错误； D．火箭搭载着飞船升空的过程中，飞船的质量不变，由于高度不断增大，重力势能越来越大，故D正确。 故选：D。 【变式1】如图甲所示是四冲程汽油机某冲程示意图，图乙为空气压缩引火仪，图丙对试管中水加热一段时间后瓶塞“飞出”。关于这三幅图，下列说法正确的是（　　） A．甲图为汽油机的做功冲程，其能量转化与图丙中的能量转化相同 B．三幅图所示的过程改变气体内能的方式不同 C．若该汽油机每秒可完成10个图甲冲程，则其飞轮转速为1200r/min D．采取有效措施，汽油机效率能达到100% 【答案】C 【解答】解：AB、甲图中进气门和排气门都关闭，活塞上行，是汽油机的压缩冲程，活塞压缩汽缸内的气体，对气体做功，将机械能转化为内能，属于做功改变气体的内能； 乙图中活塞迅速下压，压缩筒内的空气，对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到硝化棉的燃点，硝化棉燃烧，属于做功改变气体的内能； 丙图中，试管内高温高压的水蒸气对瓶塞做功，将瓶塞推出，将内能转化为机械能，水蒸气内能减小，属于做功改变气体的内能； 由此可知，甲图（压缩冲程）与丙图的能量转化不同，三幅图所示的过程改变气体内能的方式相同，故AB错误； C、若该汽油机每秒可完成10个图甲（压缩）冲程，由于一个工作循环有一个压缩冲程，飞轮转2周，所以每秒可完成10个工作循环，每分钟可完成600个工作循环，飞轮转1200周，即飞轮转速为1200r/min，故C正确； D、用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值叫热机效率，无论科技如何发展，热机的效率可以提高，总存在摩擦、要做额外功，效率一定不会达到100%，故D错误。 故选：C。 【变式2】关于热机，下列说法中正确的是（　　） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入汽缸 C．在热机的能量损失中，废气带走的能量最多 D．改进技术后，热机的效率可以达到100% 【答案】C 【解答】解：A、由汽油机和柴油机的结构可知，汽油机的顶部有火花塞，柴油机的顶部有喷油嘴，故A错误； B、柴油机在吸气冲程中，只将空气吸入气缸，故B错误； C、在热机的能量损失中，废气带走的能量最多，故C正确； D、热机在工作时不可避免地有能量的损耗与散失，故热机的效率不可能达到100%，故D错误。 故选：C。 【变式3】如图是某汽油机的一个冲程，若该汽油机的效率为30%，飞轮的转速为1800r/min。下列说法正确的是（　　） A．该汽油机在1s内对外做功15次 B．汽油机燃烧汽油不会造成环境污染 C．图中该汽油机正处于做功冲程 D．若另一台汽油机的效率为32%，则另一台汽油机的功率更大 【答案】A 【解答】解：A.汽油机每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。若飞轮的转速为1800r/min，则该汽油机在1s内对外做功15次，故A正确； B.汽油机燃烧汽油会造成环境污染，因为有废气排出，故B错误； C.图中该汽油机的进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故C错误； D.若另一台汽油机的效率为32%，则另一台汽油机的功率不一定大，因为效率和功率是两个不同的物理量，没有可比性，故D错误； 故选：A。 题型9 常见热机的效率 解｜题｜知｜识 蒸汽机的效率：6%～15% 汽油机的效率：20%～30% 柴油机的效率：30%～45% 热机的效率总小于1． 【典例1】学习小组在讨论内燃机中的能量去哪里活动过程中，则属于有效利用的能量是（　　） A．热传递到空气的能量 B．机械摩擦转化成内能的能量 C．废气带走的能量 D．转化成机械能的能量 【答案】D 【解答】解：内燃机在工作过程中，能量会以多种形式损失，有效利用的能量是指用来做有用功的那部分能量，即转化为有用的机械能的能量。 故选：D。 【变式1】如图所示是某汽车汽油机的能量流向图，对照此图，下列说法不正确的是（　　） A．废气的排放所占的比例最大，减少该部分能量损失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30% 【答案】C 【解答】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，汽油的热值与不燃烧时相同，故C错误； D、该汽油机的热机效率为η＝100%﹣33%﹣30%﹣7%＝30%，故D正确。 故选：C。 【变式2】汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。图甲中，进气孔和排气孔都关闭，活塞向上运动，这个冲程为汽油机的 　 　 冲程；由图乙可知该汽油机的效率为 　 　 。 【答案】压缩；28%。 【解答】解：根据图甲可知，两个气门关闭、活塞上行，为压缩冲程； 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，由图可知，输出有用机械能所占比例为：100%﹣36%﹣30%﹣6%＝28%，即该汽油机的效率为28%。 故答案为：压缩；28%。 【变式3】如图所示，甲为热机的能量流向图，请在乙图中画出该热机的有用机械能和损失能量比例扇形统计图，只要求画出：有用机械能和损失能量，并在图中注明文字和比例。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）该热机的有用机械能所占百分比η＝100%﹣W机械损失﹣W散热损失﹣W废气内能＝100%﹣15%﹣15%﹣45%＝25%； （2）该热机的有用机械能占25%，损失能量为100%﹣25%＝75%。 据此在乙图中画出该热机的有用机械能和损失能量比例扇形统计图，并在图中注明文字和比例，如图。 答：如图。 题型10 热机效率公式的定性比较 解｜题｜知｜识 用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率，其表达式为：η100%． 【典例1】2022年11月30日7时33分，神舟十五号3名航天员顺利进驻中国空间站，两个航天员乘组首次实现“太空会师”。下列说法正确的是（　　） A．火箭发射升空的发动机不属于热机 B．火箭燃料燃烧越充分，其热值越大 C．燃料用了一部分后，质量变小，热值不变 D．燃料燃烧释放的热量越多，热机效率越高 【答案】C 【解答】解：A、火箭喷气发动机工作时把内能转化成机械能的装置，属于热机，故A错误； B、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃烧程度等均无关，故B错误； C、燃料用了一部分后，质量变小，热值不变，故C正确； D、燃料燃烧释放的热量越多，热机效率不一定高，故D错误； 故选：C。 【变式1】关于热机效率下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧时放出的热量越多，热机的效率就越高 B．热机做的有用功越多效率就越高 C．热机做功越快效率越高 D．减少机械之间的摩擦可以提高热机的效率 【答案】D 【解答】解： A、热机效率越高，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，燃料燃烧时放出的热量越多，热机的效率就越低，题目中只说了燃料燃烧时放出的热量的多少，没有说明有用功的多少，不能判断出热机的效率的高度，故A错误； B、热机效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，热机做的有用功越多，但不知道放出热量的多少，不能判断出效率的高低，故B错误； C、热机做功越快，功率越大，与效率没有关系，故C错误； D、减少机械之间的摩擦，可以减少克服摩擦消耗的内能，可以增大有用能量与燃料完全燃烧放出总能量的比值，可以提高热机的效率，故D正确。 故选：D。 【变式2】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汽油在汽缸内燃烧放出的热量，就是汽油的热值 D．火箭升空时燃料燃烧放出的热量全部转化为机械能 【答案】A 【解答】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、1kg汽油完全燃烧放出的热量叫做汽油的热值，热值是燃料的一种特性，和燃料是否燃烧、是否完全燃烧、燃料的质量等无关，故C错误； D、火箭升空时燃料燃烧放出的热量一部分转化为机械能，一部分转化为其他形式的能量，故D错误； 故选：A。 【变式3】关于热机，下列说法中正确的是（　　） A．效率越高的热机功率也越大 B．汽油机和柴油机均属于内燃机，工作时它们点火的方式也相同 C．汽油机工作时汽油在汽缸里燃烧，汽油属于二次能源 D．使用热值高的燃料可提高热机的效率 【答案】C 【解答】解：A、热机的效率与热机功率无关，二者是两个不同的概念，该选项说法不正确； B、汽油机是点燃式，柴油机是压燃式，该选项说法不正确； C、汽油机工作时汽油在汽缸里燃烧，汽油属于二次能源，该选项说法正确； D、热机的效率与燃料的热值没有关系，提高燃料的利用率是提高热机效率的关键，该选项说法不正确。 故选：C。 过 关 验 收 1．关于如图中提供的信息，下列说法错误的是（　　） A．酒精在燃烧的过程中，将化学能转化为内能 B．塞子被推出前，水的内能是通过做功方式改变的 C．水在沸腾之前，温度升高，内能增加 D．塞子被推出的过程中，试管内气体的内能转化为塞子的机械能 【答案】B 【解答】解：A、在试管中装一些水，用酒精灯加热的过程中，酒精燃烧将化学能转化为内能，故A正确，不符合题意； B、塞子被推出前，水的内能是通过热传递方式改变的，故B错误，符合题意； C、水在沸腾之前需要加热，即水吸热，温度升高，内能增加，故C正确，不符合题意； D、对水加热到一定程度时，水蒸气会将塞子推出，即水蒸气对塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，故D正确，不符合题意。 故选：B。 2．北京时间2024年2月29日21时03分，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将卫星互联网高轨卫星01星发射升空，其涉及的物理知识说法正确的是（　　） A．火箭燃料在选择时，主要考虑的因素是燃料的比热容 B．火箭发射时，产生的大量白雾是汽化现象 C．火箭升空时，燃气的化学能转化为内能再转化为火箭的机械能 D．火箭穿过大气层时，防护罩温度升高是通过热传递方式改变了内能 【答案】C 【解答】解：A、发射卫星的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，故A错误； B、水蒸气温度降低会液化为小水珠，这就是我们看到的白雾，故B错误； C、火箭上升，是消耗了燃料化学能，得到了机械能，故能量的转化是：化学能转化为内能，内能又转化为机械能，故C正确； D、火箭穿过大气层时，防护罩温度升高是通过做功方式改变了内能，故D错误。 故选：C。 3．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。 【解答】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）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。 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）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。 故答案为：（1）增大；（2）热值；化学；（3）热传递；（4）机械；内；做功。 4．如图所示，在水平桌面上放置一个底部接通橡胶管的塑料小碗，其中放入适量干燥面粉，点燃蜡烛，再罩上一个透明塑料盒，从橡胶管一端快速吹气，使面粉弥漫整个塑料盒，飞扬的面粉在接触到烛焰瞬间被点燃引发爆炸，塑料盒被冲飞。面粉燃烧时将 　　 能转化成内能，内能再转化成简盖的机械能。这和热机的能量转化情况相同，若汽油机飞轮的转速是1800r/min，则该汽油机1min内燃气对外做功 　　 次。 【答案】化学；900 【解答】解：面粉燃烧时将化学能转化为内能。 汽油机的一个工作循环中，经历4个冲程，飞轮转2转，对外做功1次，若飞轮转速为1800r/min，即每分钟飞轮转动1800圈，则该汽油机1min内燃气对外做功900次。 故答案为：化学；900。 5．关于燃料的热值，下列说法正确的是（　　） A．提供充足的氧气，让燃料更充分燃烧，可以提高燃料的热值 B．根据热值计算公式q，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 【解答】解：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。 6．在我国某些地区仍有烧柴做饭的情景，下列说法正确的是（　　） A．堆放在厨房的木柴，热值为零 B．做饭时加大通风量可以提高木柴的热值 C．木柴完全燃烧时，它的热值最大 D．木柴的热值与其质量、燃烧状态无关 【答案】D 【解答】解：A．热值是燃料的固有属性，与是否燃烧无关，则堆放在厨房的木柴，热值不为零，故A错误； BC．热值是燃料的固有属性，与燃料的燃烧情况无关，跟木柴燃烧情况无关，其热值不变，故BC错误； D．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，故D正确。 故选：D。 7．如图，物理小组制作了一个简易汽轮机装置，在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后从管口喷出蒸汽使风车转动。简易汽轮机工作过程中（　　） A．酒精灯中的酒精在燃烧时，热值减小 B．水的内能增加的方式是热传递 C．蒸汽被喷出后内能保持不变 D．蒸汽的内能全部转化为风车的机械能 【答案】B 【解答】解：A．热值是燃料的一种属性，酒精燃烧时，热值不变，故A错误； B．加热过程中，易拉罐中的水吸收热量，温度升高，是通过热传递的方式增加内能，故B正确； C．蒸汽喷出后，对外做功，内能转化为机械能，内能减小，故C错误； D．因为热量损失，所以蒸汽的内能不会全部转化为风车的机械能，故D错误。 故选：B。 8．《齐民要术》中对醋的制作工艺有记载：“作大豆千岁苦酒（醋）法：用大豆一斗，熟汰之，渍令泽炊。暴极燥，以酒醅灌之。任性多少，以此为率。”蒸煮是酿醋过程中的一个重要工序。如图所示是将大豆进行蒸煮的过程，则（　　） A．灶里木柴燃烧的过程，将化学能转化成了内能 B．用火种引燃木柴是通过做功的方式改变内能 C．煮大豆的过程中，大豆含有的热量增加了 D．将木柴架空一些，火能燃烧更旺，可以提高木柴的热值 【答案】A 【解答】解：A、灶里木柴燃烧的过程，将化学能转化成了内能，故A正确； B、煮大豆、用火种引燃木柴都是通过热传递的方式增加内能，故B错误； C、热量是过程量，不能说“含有”热量，故C错误； D、热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，故D错误。 故选：A。 9．小华奶奶家在偏远的农村，还没用上天然气，厨房日常使用的是罐装液化气。如果每罐可装入20kg的液化气，液化气的热值取4.2×107J/kg，则每罐液化气全部完全燃烧放出的热量是 　 J。若实际使用时液化气完全燃烧放出的热量只有50%被利用，试计算：在标准大气压下，一罐液化气理论上可把质量为 　 　 的水从20℃加热至沸腾。一次锅里的水烧开后，她看到锅盖在不停地上下跳动，其原因是水蒸气的 　　 能转化为锅盖的 　 　 能。 【答案】8.4×108；1250kg；内；机械。 【解答】解： （1）液化气完全燃烧放出的热量： Q放＝mq＝20kg×4.2×107J/kg＝8.4×108J； （2）由题意可知，Q吸＝Q放×50%＝8.4×108J×50%＝4.2×108J， 在标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温为100℃， 由Q吸＝c水m水Δt可得，水的质量： m水1250kg。 （3）水烧开后，锅盖向上跳动，其原因是水蒸气膨胀做功，将内能转化为锅盖的机械能。 故答案为：8.4×108；1250kg；内；机械。 10．完全燃烧0.025kg汽油释放的热量为 　 J；若将这些热量全部用于加热比热容为2.3×103J/（kg•℃）的某液体，不计热量损失，可使 　　 kg的该液体从20℃升高至70℃。（q汽油＝4.6×107J/kg） 【答案】1.15×106；10。 【解答】解：完全燃烧0.025kg汽油放出的热量为： Q放＝mq汽油＝0.025kg×4.6×107J/kg＝1.15×106J； 不计热量损失，即Q吸＝Q放＝1.15×106J，根据Q吸＝cm（t﹣t0）可知，某液体的质量为： m'10kg。 故答案为：1.15×106；10。 11．某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），无烟煤的热值是3.4×107J/kg。求： （1）锅炉内的水吸收的热量是多少？ （2）无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？ （3）此锅炉的效率是多少？ 【答案】见试题解答内容 【解答】已知：水的质量m1＝200kg，初温t0＝25℃，末温t＝100℃，c＝4.2×103J/（kg•℃），无烟煤的质量m2＝6kg，无烟煤的热值是q＝3.4×107J/kg 求：（1）锅炉内的水吸收的热量Q吸＝？；（2）无烟煤完全燃烧放出的热量Q放＝？；（3）锅炉的效率η＝？ 解：（1）锅炉内的水吸收的热量： Q吸＝cm1（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×200kg×（100℃﹣25℃）＝6.3×107J； （2）无烟煤完全燃烧放出的热量： Q放＝m2q＝6kg×3.4×107J/kg＝2.04×108J； （3）锅炉的效率η100%100%≈30.9%。 答：（1）锅炉内的水吸收的热量为6.3×107J； （2）无烟煤完全燃烧放出的热量为2.04×108J； （3）此锅炉的效率是30.9%。 12．“朱雀三号”运载火箭使用的燃料是液氧甲烷。因其作为新型推进剂具备成本低、环保性能优、燃烧无积碳等特点，已知朱雀三号使用的液氧甲烷是500t，其热值为5×107J/kg。求这些液氧甲烷完全燃烧释放的热量是多少？ 【答案】这些液氧甲烷完全燃烧释放的热量是2.5×1013J。 【解答】解：这些液氧甲烷完全燃烧释放的热量为： Q放＝mq＝500×103kg×5×107J/kg＝2.5×1013J。 答：这些液氧甲烷完全燃烧释放的热量是2.5×1013J。 13．如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2kg初温为25℃的水，用卡式炉加热至100℃，消耗了25g丁烷气体（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），丁烷的热值为4.8×107J/kg）。 求： （1）水吸收的热量； （2）卡式炉的加热效率。 【答案】（1）水吸收热量是6.3×105J； （2）卡式炉的加热效为52.5%。 【解答】解：（1）水吸收的热量为 （2）丁烷完全燃烧放出的热量为 卡式炉的加热效率为 答：（1）水吸收热量是6.3×105J； （2）卡式炉的加热效为52.5%。 14．为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，我市部分农村地区已经使用上了天然气烧水煮饭。小鸣同学用他家的天然气灶将质量为2kg，初温为20℃的水加热到100℃，消耗了0.03m3的天然气，则此天然气灶的热效率为 　　 %。[水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q＝7.0×107J/m3] 【答案】32 【解答】解：水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J； 0.03m3天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝Vq＝0.03m3×7.0×107J/m3＝2.1×106J； 燃气灶烧水的效率：η100%＝32%。 故答案为：32。 15． 某天然气热水器输入自来水的温度是25℃，输出后水的温度升高到45℃，这是通过 　 （填“做功”或“热传递”）的方式增加水的内能。某次使用中加热了40kg的水。这些水吸收的热量是 　 J，热水器铭牌显示它的热效率是80%，该过程热水器消耗了 　　 m3的天然气。（天然气的热值q＝8.4×107J/m3） 【答案】热传递；3.36×106；0.05。 【解答】解：（1）水吸收热量、温度升高，是通过热传递的方式增加内能的； （2）水吸收的热量： Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（45℃﹣25℃）＝3.36×106J； （3）由η得天然气完全燃烧放出的热量： Q放4.2×106J， 由Q放＝Vq得消耗天然气的体积： V0.05m3。 故答案为：热传递；3.36×106；0.05。 16．如图所示，小雨起床给家人煮汤圆，为将锅中初温为20℃、质量为2kg的水烧开，水至少需要吸收 　 J的热量，若燃气灶的加热效率为50%，则需要消耗 　　 m3的天然气。【c水＝4.2×103J/（kg•℃），q天然气＝8.4×107J/m3，水面上方的气压为一个标准大气压】 【答案】6.72×105；0.016。 【解答】解：1个标准大气压下，水的沸点是100℃，水至少需要吸收的热量为： Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J， 根据η得，需要消耗天然气的体积为： V0.016m3。 故答案为：6.72×105；0.016。 17．2024年12月28日，西安市长安区太乙宫街道沙场村、新一村二期天然气正式投入使用。与传统燃料相比，天然气有很多优点，村民李小莉用天然气将体积为2L，初温为20℃的水加热到100℃用来做饭，此过程中的加热效率为60%，水吸收的热量是　 J，此过程需要消耗的天然气为　 　 m3。[已知，] 【答案】6.72×105；0.032。 【解答】解：（1）水的体积V水＝2L＝2dm3＝2×10﹣3m3， 根据ρ可得水的质量： m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg； 水吸收的热量： Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J； （2）由η可知，天然气完全燃烧放出的热量： Q放1.12×106J， 由Q放＝Vq得需要完全燃烧的天然气的体积： V天然气0.032m3。 故答案为：6.72×105；0.032。 18．某家庭用的燃气热水器，将20kg的水从20℃加热到60℃，完全燃烧了0.21m3的煤气。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值为4×107J/m3。试求： （1）煤气完全燃烧放出的热量是多少？ （2）水吸收的热量是多少？ （3）该热水器烧水的效率是多少？ 【答案】（1）煤气完全燃烧放出的热量是8.4×106J； （2）水吸收的热量是3.36×106J； （3）该热水器烧水的效率是40%。 【解答】解：（1）0.21m3煤气完全燃烧放出的热量：Q放＝Vq＝0.21m3×4×107J/m3＝8.4×106J； （2）水吸收的热量：Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×20kg×（60℃﹣20℃）＝3.36×106J； （3）该热水器烧水的效率：η100%＝40%。 答：（1）煤气完全燃烧放出的热量是8.4×106J； （2）水吸收的热量是3.36×106J； （3）该热水器烧水的效率是40%。 19．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。 （1）要比较不同燃料的热值，应选择 　　 两图进行实验，通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏 　　 （选填“大”或“小”）。 （2）要比较不同物质吸热升温的特点，应选择 　 两图进行实验；实验中，不同物质吸收热量的多少是通过 　 　 来反映的。 （3）如果质量和初始温度均相同的A、B两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，则从图象可以看出，　　 液体的比热容较大。 【答案】（1）甲、乙；小；（2）甲、丙；加热时间的长短；（3）B。 【解答】解：（1）为了比较热值大小要用不同的燃料，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，应选择甲和乙两图进行实验； 因为烧杯、空气也吸收热量，并且燃料不可能完全燃烧，存在热量损失，所以测得的热值会偏小。 （2）为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验； （3）如果质量和初始温度均相同的A、B两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，由图可以看出，B液体的温度升高得较慢，B液体的比热容较大。 故答案为：（1）甲、乙；小；（2）甲、丙；加热时间的长短；（3）B。 20．如图，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料质量都是10g，烧杯内液体的初温和质量相同。 （1）比较不同燃料的热值：应选择　 　 两图进行实验，实验时，点燃燃料加热液体，在　 　 （选填“相同时间后”或“燃料都烧完后”）测量液体温度，温度越高，说明燃料的热值越大； （2）比较不同物质吸热升温的特点： ①应选择　 　 两图进行实验； ②液体吸收的热量通过　 　 （选“温度计上升示数”或“加热时间”）来反映； ③如图丁所示，若液体a的温度曲线为A，液体b的温度曲线为B，且液体b的比热容是4.0×103J/（kg•℃），液体a的比热容是　 J/（kg•℃）。 【答案】（1）甲、乙；燃料都烧完后；（2）甲、丙；加热时间；2.0×103。 【解答】解：（1）要比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类和质量相同，改变燃料种类，所以选择甲、乙两图进行实验。 燃料完全燃烧放出的热量才是其全部能量，所以要在燃料都烧完后测量液体温度，根据Q＝cmΔt可知，质量和比热容相同情况下，温度越高，说明燃料放出热量越多，热值越大。 （2）比较不同物质吸热升温特点，应控制燃料相同，改变液体种类，所以选择甲、丙两图。 相同的燃料相同时间内燃料放出热量相同，液体吸收热量也相同，所以液体吸收热量通过加热时间来反映。 根据Q＝cmΔt可知，在质量和升高温度相同时，比热容与吸收热量（加热时间）成正比。由图丁可知，升高80℃时，吸收热量之比为Qa：Qb＝10：20＝1：2 所以二者比热容之比ca：cb＝1：2 液体a的比热容是 故答案为：（1）甲、乙；燃料都烧完后；（2）甲、丙；加热时间；2.0×103。 21．甲、乙两个四冲程柴油机使用时做功和消耗柴油对比如下，下列说法正确的是（　　） 柴油机 完成工作量 时间 消耗柴油 甲 相同 3h 5kg 乙 2h 6kg A．柴油机依次按照吸气、做功、压缩、排气四个冲程循环工作 B．甲柴油机所用的燃料的热值一定比乙柴油机的高 C．甲柴油机的输出功率较小，热机效率较高 D．乙柴油机的输出功率较大，热机效率较高 【答案】C 【解答】解：A．柴油机四个冲程的顺序分别为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，故A错误； BCD、甲、乙柴油机都是使用柴油作燃料，热值相同； 由表可知完成相同的工作量，甲柴油机比乙柴油机消耗柴油质量小，由Q放＝mq可知，柴油的甲柴油机消耗的柴油完全燃烧放出的能量更少，由η可知，甲柴油机的效率比乙柴油机的高； 完成相同的工作量，即做相同的功，乙所用的时间少，由P可知，甲柴油机的输出功率较小，故C正确，BD错误。 故选：C。 22．2024年5月，我国首款百公斤级车载液氢系统“赛道1000”研制成功，可助力氢能重卡突破1000公里续驶里程，这是我国将液氢应用于交通运输领域的重大技术突破（q氢＝1.4×108J/kg）。下列说法正确的是（　　） A．氢能重卡在加速冲刺消耗氢燃料过程中，氢的热值减小 B．用液氢作燃料是因为液氢含有的热量多 C．完全燃烧100kg的液氢能释放1.4×1010J的热量 D．氢能重卡的热机效率可高达100% 【答案】C 【解答】解：AB、火箭使用液态氢作燃料，是因为它的热值大，热量是个过程量不能含有，且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、放出热值多少均没关系。故AB错误； C、100kg氢气完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝100kg×1.4×108J/kg＝1.4×1010J，故C正确； D、氢能重卡工作过程中总是存在热量的损失，发动机的效率永远小于100%，故D错误。 故选：C。 学科网（北京）股份有限公司 $ 14.3 热机的效率 内 容 导 航 题型1 燃料燃烧时的能量转化 题型2 燃料热值的影响因素 题型3 固体和液体的热值计算 题型4 气体的热值计算 题型5 比较不同燃料的热值大小 题型6 燃料燃烧释放的能力的流向 题型7 热机的效率的概念 题型8 热机的效率公式与计算 题型9 常见热机的效率 题型10 热机效率公式的定性比较 考 点 演 练 题型1 燃料燃烧时的能量转化 解｜题｜知｜识 燃料燃烧时的能量转化是化学能转化为内能。在燃料燃烧的过程中，燃料中的化学键被破坏，释放出化学能。这些能量中的一部分被用来加热燃料周围的物质，使其温度升高，也就是将化学能转化为内能。 【典例1】2023年4月16日，我国首颗降水测量专用卫星“风云三号07星”发射成功，并进入预定轨道绕地飞行，下列描述正确的是（　　） A．火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的热值大 B．卫星进入轨道后运动状态不变 C．火箭升空过程中，燃料燃烧将机械能转化为化学能 D．火箭升空过程中，外壳与大气摩擦温度升高，其内能转化为机械能 【变式1】如图所示是一个香薰炉，点燃炉内蜡烛加热香薰液，一会儿，房间内充满了香气。对该过程分析正确的是（　　） A．蜡烛燃烧将内能转化为化学能 B．香薰液通过做功增加内能 C．炉内蜡烛加热香薰液减慢了分子热运动 D．香气弥漫是扩散现象 【变式2】关于王安石《元日》中涉及到的物理知识，对其解释正确的是（　　） A．爆竹声中一岁除——燃烧过程是将爆竹的化学能转化成内能 B．春风送暖入屠苏——屠苏酒浓厚的香气四溢是一种机械运动 C．千门万户瞳瞳日——太阳通过做功的方式让人感到阵阵暖意 D．总把新桃换旧符——春联贴在门框上说明分子之间存在斥力 【变式3】如图是我国古籍《天工开物》中描绘的造纸时“透火焙干”的情景。将一张张湿纸膜贴在砖墙上，在巷中生火，砖的温度升高，湿纸膜上的水分逐渐蒸发，干透后揭下来就是成品纸了。下列说法正确的是（　　） A．湿纸能贴在砖墙上是因为分子在不停地做无规则运动 B．木柴燃烧时将内能转化为化学能 C．砖的温度升高是通过热传递改变内能 D．湿纸膜上的水分蒸发时要放热 题型2 燃料热值的影响因素 解｜题｜知｜识 燃料的热值与燃料的种类有关，‌而与燃料的质量、‌体积、‌是否完全燃烧以及燃料的状态（‌固态、‌液态或气态）‌无关。‌ 【典例1】关于内能、温度和热量，下列说法中正确的是（　　） A．0℃的冰没有内能 B．燃料燃烧越充分，它的热值就越大 C．物体的内能增加，温度可能不变 D．热传递过程中，热量总是从内能多的物体传递给内能少的物体 【变式1】关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　） A．热量只能从内能多的物体向内能少的物体传递 B．物体吸收热量，内能增加，温度不一定升高 C．物体具有的内能越多，它含有的热量就越多 D．汽油机气缸内的汽油燃烧不完全，会导致汽油热值降低 【变式2】如图是一种节能型燃气炉灶，据相关介绍，运用该类型炉灶相较于普通炉灶在烧开相同一锅水的情况下，能够节约约12%的燃气量。这是由于使用此炉灶能够（　　） A．提高炉灶的燃烧效率 B．改变水的比热容 C．增大燃气的密度 D．增大燃气的热值 【变式3】如图所示，卡式炉常用在户外野炊中被大量使用，其主要是以丁烷为燃气。在利用卡式炉烹煮食物主要通过 　　 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变食物内能。烹制食物结束后，剩余的丁烷的热值将会 　 　 （选填“变小”“变大”或“不变”）。 题型3 固体和液体的热值计算 解｜题｜知｜识 固体和液体：q；Q＝qm。 气体：q；Q＝qV。 【典例1】与固体燃料相比，液体燃料火箭无需人工雕刻火药。甲烷是天然气的主要成分。液态甲烷作为火箭发射的燃料之一，其密度约为0.42×103kg/m3，热值为5.0×107J/kg。酒精的密度为0.8×103kg/m3，热值为3.0×107J/kg，下列关于液态甲烷和酒精的叙述正确的是（　　） A．酒精的密度比液态甲烷的密度小 B．液态甲烷燃烧时，内能转化为化学能 C．相同体积的液态甲烷和酒精，液态甲烷的质量更大 D．10kg的液态甲烷完全燃烧，放出的热量为5.0×108J 【变式1】有甲、乙两种不同的燃料，甲燃料的质量为2kg，乙燃料的质量为1kg，当甲、乙温度都升高1℃，吸收的热量如图a所示；甲、乙的燃料完全燃烧后放出的热量如图b所示，则下列说法正确的是（　　） A．甲、乙燃料的比热容之比为1 B．甲、乙热值之比为3：2 C．甲、乙温度都降低1℃，甲、乙放热一样多 D．相同质量的甲、乙燃料完全燃烧，甲放出的热量比乙的多 【变式2】小林在老师指导下，用如图1所示的同一个实验装置分别加热100g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像（图2），乙从20℃加热至沸腾刚好消耗了4g酒精，若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，。则下列说法中正确的是（　　） A．8min后甲不再吸热，所以温度保持不变 B．乙的吸热能力大于甲的吸热能力 C．0～8min乙吸收的热量为3.36×104J D．该酒精灯的加热效率为65% 【变式3】图所示为某种固体酒精炉，固体酒精炉比液体酒精炉使用时更安全，为了测定该固体酒精炉的热效率，在炉中放入40g的固体酒精，当固体酒精燃烧完后，锅中1kg的水温度从20℃升高到了70℃。若固体酒精完全燃烧，放出的热量是　 J，固体酒精炉的热效率是　 　 。【已知固体酒精的热值为1.5×107J/kg，水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）】 题型4 气体的热值计算 解｜题｜知｜识 气体：q；Q＝qV。 【典例1】小华家使用的是天然气热水器，该热水器的铭牌下，其中热效率模糊不清。已知当时自来水的温度为20℃，天然气的热值为3.2×107J/m3，，求： 燃气热水器 输出热水温度 40℃ 气量 0.02m3/min 水量 5kg/min 热效率 （1）燃气热水器正常放出热水1分钟水吸收的热量； （2）燃气热水器正常工作的热效率（结果保留一位小数）。 【变式1】如图所示，某同学用燃气灶烧水给餐具消毒。已知密闭锅内水的质量为5kg，水的初温为25℃，当水刚好烧开时，共消耗了0.05m3的天然气，该燃气灶烧水的热效率为84%。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为4.0×107J/m3]求： （1）0.05m3的天然气完全燃烧所放出的热量； （2）以上过程中，水吸收的热量； （3）密闭的锅内水烧开时的温度。 【变式2】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℃，通过查看水表得知自己洗澡用了0.02m3的水。如果燃气热水器的效率是95%，他这次洗澡消耗了多少天然气？天然气的热值取4.0×107J/m3。 【变式3】如图是乐乐家新装的天然气热水器，能效等级为2级。国家规定能效等级为2级的热水器，热效率不低于88%。乐乐想知道这款热水器的能效等级实际是否达标，于是将热水器的温度设定在42℃（即水从热水器流出的温度），某次洗澡用水90kg，洗澡一次使用燃气0.2m3。已知q天热气＝7.0×107J/m3，进入热水器的冷水温度为7℃，求： （1）求消耗的天然气完全燃烧放出的热量； （2）求水吸收的热量； （3）通过计算判定该款热水器能效等级是否达标。 题型5 比较不同燃料的热值大小 解｜题｜知｜识 准备实验器材：‌需要准备铁架台、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计各两只，‌以及适量的水和两种不同的燃料（‌如酒精和汽油）‌。‌ 设置实验装置：‌按照实验装置图依次将燃料盒、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计自下而上固定好。‌ 控制变量：‌确保两种燃料的质量相同，‌燃烧的时间相同，‌加热相同质量的同种液体。‌ 进行实验：‌在两个烧杯中倒入质量相同、‌初温相同的水；‌在燃料盒中倒入质量相等的适量酒精和汽油；‌分别点燃酒精和汽油，‌加热烧杯内的水，‌直到燃料燃尽。‌记录数据：‌燃料燃尽后，‌记录两烧杯内水升高的温度△t。‌ 分析结果：‌比较两装置中烧杯内水升高的温度△t，‌升高的温度越高，‌表明水吸收的热量越多，‌进而表明燃料的放热能力越强。‌ 【典例1】如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的两种液体进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时液体升高的温度用Δt表示（液体未沸腾），下列说法正确的是（　　） A．若甲、乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，两个装置用来探究燃料的热值大小 B．若甲、乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，的值越大，液体的吸热能力越强 C．若甲、乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同，的值越大，燃料的热值越大 D．若甲、乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同的值越大，燃料的热值越大 【变式1】如图是实验室探究“不同物质吸热能力”和“比较热值大小”的实验装置（　　） A．探究不同物质的吸热能力，甲、乙燃料质量相同 B．温度计升高的量都能反映吸收热量多少 C．若比较热值大小，液体1和液体2是不种液体 D．两个实验液体1和液体2的质量都必须相同 【变式2】有甲、乙两种不同的燃料，甲燃料的质量为2kg，乙燃料的质量为1kg，当甲、乙温度都升高1℃，吸收的热量如图a所示；甲、乙的燃料完全燃烧后放出的热量如图b所示，则下列说法正确的是（　　） A．甲燃料的比热容等于乙的比热容 B．甲燃料的热值大于乙的热值 C．甲、乙物体温度都降低1℃，甲、乙放出的热量一样多 D．相同质量的甲、乙燃料完全燃烧，甲放出的热量比乙的多 【变式3】如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同，下列说法不正确的是（　　） A．比较不同液体的比热容，可以选择甲、丙两图 B．比较不同液体的比热容，可以选择乙、丙两图 C．比较不同燃料的热值，可以选择乙、丙两图 D．比较不同燃料的热值，不可以选择甲、乙两图 题型6 燃料燃烧释放的能力的流向 解｜题｜知｜识 热机在工作过程中造成能量损失的因素有： ①燃料很难全部燃烧； ②排出的废气带走能量； ③热机部件要散热； ④克服运转机件之间的摩擦消耗能量． 【典例1】单缸四冲程汽油机飞轮每分钟转2760r，则每秒对外做功　　 次，若每次对外做功100J，且该汽油机的效率为30%，则它连续工作1h需消耗汽油　　 kg，。 【变式1】小明同学看到爸爸启动汽车时，转速表如图所示。转速表中的示数反映了发动机曲轴每分钟的转动次数。若汽车用的是四冲程汽油机，则一个工作循环对外做功　　 次。若一个工作循环对外做功为1200J，则每分钟做功　 J。则截至2022年底，我国燃油汽车保有量约为3亿辆。假设每辆汽车每年耗油0.64t，汽车内燃机的效率平均值取30%。如果能把内燃机效率提高2%，我国每年可以节约　 t燃油。 题型7 热机的效率的概念 解｜题｜知｜识 定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率，其表达式为：η100%．由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1． 【典例1】关于热机，下列说法错误的是（　　） A．热机性能好坏的重要标志之一是热机效率 B．冬天燃油汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措可以提高热机效率 C．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油机在压缩冲程中压缩程度比汽油机高 D．在压缩冲程中内燃机将机械能转化为内能 【变式1】2024年4月25日，搭载着神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭（如图）在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是（　　） A．火箭的燃料燃烧得越充分，热值越大 B．火箭发动机工作过程中的热机效率不可能达到100% C．火箭“体内”的液氢燃料温度低至﹣253℃，内能为零 D．火箭使用液态氢作燃料，是因为液态氢比热容较大 【变式2】下列说法正确的是（　　） A．热值越大，完全燃烧放出的热量越多 B．热机效率越高，对外输出的有用功越多 C．摩擦生热和熔化吸热中的“热”指的都是热量 D．热传递过程中，实质是内能的转移 【变式3】下列是对一些日常现象的分析，其中正确的是（　　） A．沿海地区的气温变化小，与水的比热容较大有关 B．刚烧开的水非常热，是因为水中含有大量的热量 C．物体的温度升高，一定是吸收了热量 D．柴油机比汽油机的效率高，所以任何时候使用柴油机都会消耗更少的燃料 题型8 热机的效率公式与计算 解｜题｜知｜识 （1）定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率，其表达式为：η100%．由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1． （2）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是描述热机性能的一个重要指标。 【典例1】2024年4月25日，搭载着神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭（如图）在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是（　　） A．火箭的燃料燃烧得越充分，热值越大 B．火箭发动机工作过程中的热机效率是100% C．火箭“体内”的液氢燃料温度低至﹣253℃，内能为零 D．火箭搭载着飞船升空的过程中，飞船的重力势能越来越大 【变式1】如图甲所示是四冲程汽油机某冲程示意图，图乙为空气压缩引火仪，图丙对试管中水加热一段时间后瓶塞“飞出”。关于这三幅图，下列说法正确的是（　　） A．甲图为汽油机的做功冲程，其能量转化与图丙中的能量转化相同 B．三幅图所示的过程改变气体内能的方式不同 C．若该汽油机每秒可完成10个图甲冲程，则其飞轮转速为1200r/min D．采取有效措施，汽油机效率能达到100% 【变式2】关于热机，下列说法中正确的是（　　） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入汽缸 C．在热机的能量损失中，废气带走的能量最多 D．改进技术后，热机的效率可以达到100% 【变式3】如图是某汽油机的一个冲程，若该汽油机的效率为30%，飞轮的转速为1800r/min。下列说法正确的是（　　） A．该汽油机在1s内对外做功15次 B．汽油机燃烧汽油不会造成环境污染 C．图中该汽油机正处于做功冲程 D．若另一台汽油机的效率为32%，则另一台汽油机的功率更大 题型9 常见热机的效率 解｜题｜知｜识 蒸汽机的效率：6%～15% 汽油机的效率：20%～30% 柴油机的效率：30%～45% 热机的效率总小于1． 【典例1】学习小组在讨论内燃机中的能量去哪里活动过程中，则属于有效利用的能量是（　　） A．热传递到空气的能量 B．机械摩擦转化成内能的能量 C．废气带走的能量 D．转化成机械能的能量 【变式1】如图所示是某汽车汽油机的能量流向图，对照此图，下列说法不正确的是（　　） A．废气的排放所占的比例最大，减少该部分能量损失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30% 【变式2】汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。图甲中，进气孔和排气孔都关闭，活塞向上运动，这个冲程为汽油机的 　 　 冲程；由图乙可知该汽油机的效率为 　 　 。 【变式3】如图所示，甲为热机的能量流向图，请在乙图中画出该热机的有用机械能和损失能量比例扇形统计图，只要求画出：有用机械能和损失能量，并在图中注明文字和比例。 题型10 热机效率公式的定性比较 解｜题｜知｜识 用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率，其表达式为：η100%． 【典例1】2022年11月30日7时33分，神舟十五号3名航天员顺利进驻中国空间站，两个航天员乘组首次实现“太空会师”。下列说法正确的是（　　） A．火箭发射升空的发动机不属于热机 B．火箭燃料燃烧越充分，其热值越大 C．燃料用了一部分后，质量变小，热值不变 D．燃料燃烧释放的热量越多，热机效率越高 【变式1】关于热机效率下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧时放出的热量越多，热机的效率就越高 B．热机做的有用功越多效率就越高 C．热机做功越快效率越高 D．减少机械之间的摩擦可以提高热机的效率 【变式2】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汽油在汽缸内燃烧放出的热量，就是汽油的热值 D．火箭升空时燃料燃烧放出的热量全部转化为机械能 【变式3】关于热机，下列说法中正确的是（　　） A．效率越高的热机功率也越大 B．汽油机和柴油机均属于内燃机，工作时它们点火的方式也相同 C．汽油机工作时汽油在汽缸里燃烧，汽油属于二次能源 D．使用热值高的燃料可提高热机的效率 过 关 验 收 1．关于如图中提供的信息，下列说法错误的是（　　） A．酒精在燃烧的过程中，将化学能转化为内能 B．塞子被推出前，水的内能是通过做功方式改变的 C．水在沸腾之前，温度升高，内能增加 D．塞子被推出的过程中，试管内气体的内能转化为塞子的机械能 2．北京时间2024年2月29日21时03分，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将卫星互联网高轨卫星01星发射升空，其涉及的物理知识说法正确的是（　　） A．火箭燃料在选择时，主要考虑的因素是燃料的比热容 B．火箭发射时，产生的大量白雾是汽化现象 C．火箭升空时，燃气的化学能转化为内能再转化为火箭的机械能 D．火箭穿过大气层时，防护罩温度升高是通过热传递方式改变了内能 3．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。 4．如图所示，在水平桌面上放置一个底部接通橡胶管的塑料小碗，其中放入适量干燥面粉，点燃蜡烛，再罩上一个透明塑料盒，从橡胶管一端快速吹气，使面粉弥漫整个塑料盒，飞扬的面粉在接触到烛焰瞬间被点燃引发爆炸，塑料盒被冲飞。面粉燃烧时将 　　 能转化成内能，内能再转化成简盖的机械能。这和热机的能量转化情况相同，若汽油机飞轮的转速是1800r/min，则该汽油机1min内燃气对外做功 　　 次。 5．关于燃料的热值，下列说法正确的是（　　） A．提供充足的氧气，让燃料更充分燃烧，可以提高燃料的热值 B．根据热值计算公式q，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 6．在我国某些地区仍有烧柴做饭的情景，下列说法正确的是（　　） A．堆放在厨房的木柴，热值为零 B．做饭时加大通风量可以提高木柴的热值 C．木柴完全燃烧时，它的热值最大 D．木柴的热值与其质量、燃烧状态无关 7．如图，物理小组制作了一个简易汽轮机装置，在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后从管口喷出蒸汽使风车转动。简易汽轮机工作过程中（　　） A．酒精灯中的酒精在燃烧时，热值减小 B．水的内能增加的方式是热传递 C．蒸汽被喷出后内能保持不变 D．蒸汽的内能全部转化为风车的机械能 8．《齐民要术》中对醋的制作工艺有记载：“作大豆千岁苦酒（醋）法：用大豆一斗，熟汰之，渍令泽炊。暴极燥，以酒醅灌之。任性多少，以此为率。”蒸煮是酿醋过程中的一个重要工序。如图所示是将大豆进行蒸煮的过程，则（　　） A．灶里木柴燃烧的过程，将化学能转化成了内能 B．用火种引燃木柴是通过做功的方式改变内能 C．煮大豆的过程中，大豆含有的热量增加了 D．将木柴架空一些，火能燃烧更旺，可以提高木柴的热值 9．小华奶奶家在偏远的农村，还没用上天然气，厨房日常使用的是罐装液化气。如果每罐可装入20kg的液化气，液化气的热值取4.2×107J/kg，则每罐液化气全部完全燃烧放出的热量是 　 J。若实际使用时液化气完全燃烧放出的热量只有50%被利用，试计算：在标准大气压下，一罐液化气理论上可把质量为 　 　 的水从20℃加热至沸腾。一次锅里的水烧开后，她看到锅盖在不停地上下跳动，其原因是水蒸气的 　　 能转化为锅盖的 　 　 能。 10．完全燃烧0.025kg汽油释放的热量为 　 J；若将这些热量全部用于加热比热容为2.3×103J/（kg•℃）的某液体，不计热量损失，可使 　　 kg的该液体从20℃升高至70℃。（q汽油＝4.6×107J/kg） 11．某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），无烟煤的热值是3.4×107J/kg。求： （1）锅炉内的水吸收的热量是多少？ （2）无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？ （3）此锅炉的效率是多少？ 12．“朱雀三号”运载火箭使用的燃料是液氧甲烷。因其作为新型推进剂具备成本低、环保性能优、燃烧无积碳等特点，已知朱雀三号使用的液氧甲烷是500t，其热值为5×107J/kg。求这些液氧甲烷完全燃烧释放的热量是多少？ 13．如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2kg初温为25℃的水，用卡式炉加热至100℃，消耗了25g丁烷气体（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），丁烷的热值为4.8×107J/kg）。 求： （1）水吸收的热量； （2）卡式炉的加热效率。 14．为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，我市部分农村地区已经使用上了天然气烧水煮饭。小鸣同学用他家的天然气灶将质量为2kg，初温为20℃的水加热到100℃，消耗了0.03m3的天然气，则此天然气灶的热效率为 　　 %。[水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q＝7.0×107J/m3] 15． 某天然气热水器输入自来水的温度是25℃，输出后水的温度升高到45℃，这是通过 　 （填“做功”或“热传递”）的方式增加水的内能。某次使用中加热了40kg的水。这些水吸收的热量是 　 J，热水器铭牌显示它的热效率是80%，该过程热水器消耗了 　　 m3的天然气。（天然气的热值q＝8.4×107J/m3） 16．如图所示，小雨起床给家人煮汤圆，为将锅中初温为20℃、质量为2kg的水烧开，水至少需要吸收 　 J的热量，若燃气灶的加热效率为50%，则需要消耗 　　 m3的天然气。【c水＝4.2×103J/（kg•℃），q天然气＝8.4×107J/m3，水面上方的气压为一个标准大气压】 17．2024年12月28日，西安市长安区太乙宫街道沙场村、新一村二期天然气正式投入使用。与传统燃料相比，天然气有很多优点，村民李小莉用天然气将体积为2L，初温为20℃的水加热到100℃用来做饭，此过程中的加热效率为60%，水吸收的热量是　 J，此过程需要消耗的天然气为　 　 m3。[已知，] 18．某家庭用的燃气热水器，将20kg的水从20℃加热到60℃，完全燃烧了0.21m3的煤气。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值为4×107J/m3。试求： （1）煤气完全燃烧放出的热量是多少？ （2）水吸收的热量是多少？ （3）该热水器烧水的效率是多少？ 19．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。 （1）要比较不同燃料的热值，应选择 　　 两图进行实验，通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏 　　 （选填“大”或“小”）。 （2）要比较不同物质吸热升温的特点，应选择 　 两图进行实验；实验中，不同物质吸收热量的多少是通过 　 　 来反映的。 （3）如果质量和初始温度均相同的A、B两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，则从图象可以看出，　　 液体的比热容较大。 20．如图，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料质量都是10g，烧杯内液体的初温和质量相同。 （1）比较不同燃料的热值：应选择　 　 两图进行实验，实验时，点燃燃料加热液体，在　 　 （选填“相同时间后”或“燃料都烧完后”）测量液体温度，温度越高，说明燃料的热值越大； （2）比较不同物质吸热升温的特点： ①应选择　 　 两图进行实验； ②液体吸收的热量通过　 　 （选“温度计上升示数”或“加热时间”）来反映； ③如图丁所示，若液体a的温度曲线为A，液体b的温度曲线为B，且液体b的比热容是4.0×103J/（kg•℃），液体a的比热容是　 J/（kg•℃）。 21．甲、乙两个四冲程柴油机使用时做功和消耗柴油对比如下，下列说法正确的是（　　） 柴油机 完成工作量 时间 消耗柴油 甲 相同 3h 5kg 乙 2h 6kg A．柴油机依次按照吸气、做功、压缩、排气四个冲程循环工作 B．甲柴油机所用的燃料的热值一定比乙柴油机的高 C．甲柴油机的输出功率较小，热机效率较高 D．乙柴油机的输出功率较大，热机效率较高 22．2024年5月，我国首款百公斤级车载液氢系统“赛道1000”研制成功，可助力氢能重卡突破1000公里续驶里程，这是我国将液氢应用于交通运输领域的重大技术突破（q氢＝1.4×108J/kg）。下列说法正确的是（　　） A．氢能重卡在加速冲刺消耗氢燃料过程中，氢的热值减小 B．用液氢作燃料是因为液氢含有的热量多 C．完全燃烧100kg的液氢能释放1.4×1010J的热量 D．氢能重卡的热机效率可高达100% 学科网（北京）股份有限公司 $