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

**基本信息** 本练习通过“知识回顾+分层精练”设计，构建“概念巩固-辨析应用-综合探究”的进阶路径，适配新授课学情，强化物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|热值/效率定义、单位、公式|以填空（知识回顾）和单选（1-6题）为主，强化概念记忆，如热值单位及公式应用| |提升层|概念辨析、简单计算|通过多选（7-9题）和填空（10-14题）深化理解，如热值特性判断与热量计算| |综合层|实验探究、实际应用|以实验题（15-17题）和计算题（18-19题）提升能力，如热机效率实验设计与飞机航行效率计算，培养科学探究与综合应用能力|

第14章 《内能的利用》练习 §14.3 热机效率练习 班级： 姓名： 【知识回顾】 一、 燃料的热值 1.定义：把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量① ，叫作这种燃料的热值. 2.物理意义：热值在数值上等于1 kg某种燃料② 放出的热量.对某些气体燃料，其热值在数值上等于在标准状态下1 m3燃料完全燃烧放出的热量. 3.单位：在国际单位制中，热量的单位是焦耳，质量的单位是千克，则热值的单位是③ ，符号是J/kg，气体燃料单位是焦每立方米，符号是J/m3. 4.热量的计算 (1)固体(液体)燃料完全燃烧产生热量的计算公式：Q=mq，Q表示热量(J)，m表示固体(液体)燃料的质量(kg)，q表示④ (J/kg). (2)气体燃料完全燃烧产生热量的计算公式：Q=Vq，Q表示热量(J)，V表示气体燃料的体积(m³)，q表示热值(J/m³). 二、 热机的效率 1.定义：用来做⑤ 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. 热机的效率是热机性能的重要指标. 2.定义式：η= ×100%，η表示热机的⑥ ，W有表示做有用功的能量，Q放表示燃料完全燃烧放出的能量. 3.常见热机效率： 蒸汽机：6%~15% 汽油机：20%~40% 柴油机：30%~45% 由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机效率总小于100%. 4.提高热机效率的方法 (1)让燃料尽可能地充分燃烧 (2)减小热量的散失 (3)减小机械各部件间的摩擦 (4)在热机的设计和制造上，采用先进的技术 【精练】 1. 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. 燃料的热值越小,完全燃烧放出的热量越少 C. 一瓶酒精用去三分之一,剩余酒精的热值将减小 D. 焦炭的热值是3.0×107J/kg,完全燃烧1kg焦炭能放出3.0×107J的热量 2. 2023年5月30日,长征二号F遥十六运载火箭搭载神舟十六号载人飞船成功发射。火箭使用一种叫作偏二甲肼的液体燃料,是因为该燃料具有较大的(　　) A. 热值 B. 比热容 C. 密度 D. 体积 3. 下列关于热机的说法,正确的是(　　) A. 热机的效率为100% B. 柴油机的效率一般比汽油机高 C. 好的热机工作时不排放废气 D. 热机的能量损耗中,废气带走的最少 4. 某学校物理小组设计实验,探究“酒精、煤油、汽油的热值”(如图),甲、乙、丙装置完全相同,水的质量和初温及待测燃料的质量也相同。通过测量等质量的燃料全部充分燃烧后水的末温(均未达到沸点)t甲<t乙=t丙,可以粗略知道它们的热值q的大小关系为(　　) A. q甲>q乙>q丙 B. q甲>q乙=q丙 C. q甲<q乙=q丙 D. q甲<q乙<q丙 5. 如图所示为某内燃机工作时的能量流向图,该内燃机的热机效率是(　　) A. 25% B. 35% C. 40% D. 75% 6. 为了节约能源,需要提高热机的效率,下列措施不能提高热机效率的是(　　) A. 让燃料与空气混合充分,使燃料燃烧得比较充分 B. 在设计与制造热机时要不断改进与创新,以减少能量的损失 C. 尽量减少热机内部各部件间的摩擦 D. 尽量增加热机的工作时间 7．（多选）下列措施中不能提高热机效率的是( ) A.增大热机做功的功率 B.选用良好的润滑材料减少机械摩擦 C.采用热值更高的燃料 D.尽量减少燃烧过程中热量的损失 8．（多选）关于热现象，下列说法正确的是（　　） A．燃料不完全燃烧时，燃料热值依旧不变 B．物体的温度不变，它的内能可能增加 C．物质的比热容与物体吸收或放出的热量有关 D．在热传递过程中，热量从内能多的物体传递到内能少的物体 9．（多选）下列说法正确的是（　　） A．内燃机消耗的燃料越多，其效率越高 B．物体吸收热量，其温度一定升高 C．外界对物体做功，物体内能可能增加 D．在热传递过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体 10．食物也是一种燃料，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量，这种过程没有火焰，但　 　 能同样可以转化为内能，因此人的体温保持在37℃左右。一盒标有“能量：360kJ/100mL”的牛奶，其中“能量”的含义跟 　 　 （填“内能”、“热量”、“热值”）相似。100mL牛奶的能量相当于完全燃烧 　 　 g干木柴放出的热量。（干木柴的热值为1.2×107J/kg） 11．“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力。同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的　 　 很大。以10倍的关系粗略计算，1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为　 　 J，这些热量可以使　 　 kg的水从20℃加热至100℃[c＝4.2×103J/（kg•℃）q煤气＝4.2×107J/kg]。 12．标准大气压下完全燃烧0.042m3的煤气放出的热量是　 　 J．若50%的热量被水吸收，能使质量为2.5kg初温为25℃的水升高　 　 ℃．[q煤气＝4.0×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 13．高州新建的小区都接入了管道天然气，让很多家庭都用上了天然气。与传统燃料相比，天然气的优点是：　 　 （写出一条即可）。小莉通过燃烧天然气将体积为2L、初温为20℃的水加热到70℃，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107J/m3] 14．最近，云南某地因为焚烧秸秆引发火灾。为了节能环保，政府部门禁止野外焚烧秸秆，将秸秆回收再利用，既可产生沼气，又可产生肥料。完全燃烧0.07m3沼气，产生的热量为 　 J，若用这些热量来烧水，能将质量为2kg、初温为50℃的水加热到沸腾（一个标准大气压下），则烧水的效率是 　 。（q沼气＝2×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）） 15．如图所示是四冲程内燃机工作循环中的 　 冲程。若此内燃机1s内对外做功20次，则曲轴的转速是 　 r/min。在一个工作循环中消耗了20g汽油（q汽油＝4.6×107J/kg），若这台汽油机的效率为30%，则一个工作循环中输出的有用机械能为 　 J。 16.如图所示是某装置工作时的能量流向图，根据图中信息判断，此装置可能是 　 　 （选填“热机”“电灯”或“电风扇”），效率为 　40%　 ，热量的损失为 　 　 J。假如损失的那部分热量全部被初温为20℃、质量为50kg的水吸收，则水的温度可以升高到 　 　 ℃。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 17．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量和初温也相同； （1）比较不同燃料的热值，可以选择　 　 两个装置；燃料燃尽后通过记录　 　 （加热时间/液体升高的温度）来比较两种燃料热值大小； （2）比较液体a和液体b的吸热能力 ①在设计实验方案时，以下需要控制的变量，你认为其中多余的是　 　 ； A．采用的加热方式 B．燃料的质量 C．液体a和液体b的质量 D．盛放液体a和液体b的容器 ②实验时，记录数据如下表： 加热时间/min 0 1 2 3 4 5 6 液体a的温度 25 26 27 28 29 30 31 液体b的温度 25 27 29 31 33 35 37 人们通常用两种方法来比较液体a和液体b的吸热能力。方法A：加热相同的时间，比较升高的温度；方法B：升高相同的温度，比较加热的时间。物理学用比热容描述物质的吸热能力，这种方法与方法　 　 （A/B）是相同的。若液体a的比热容为4.2×103J/（kg•℃），由表格数据可知，液体b的比热容是　 　 J/（kg•℃）； ③如果用“单位质量的某种物质吸收（或放出）1J的热量所升高（或降低）的温度Δt”来比较物质的这种物理属性，用符号K来表示，则液体a的K值　 （大于/小于/等于）液体b的K值。 18. 某建筑工地上,起重机在10s内将质量为2.15t的重物沿竖直方向匀速提升6m,此过程起重机消耗柴油0.01kg。柴油的热值q=4.3×107J/kg,g取10N/kg。 (1) 求重物上升的速度。 (2) 求起重机提升重物的功率。 (3) 若将起重机提升重物做的功与消耗的柴油完全燃烧释放的热量之比定义为其提升效率,用字母η表示,求起重机的提升效率。 19.如图所示为我国自行设计研制的AG600水陆两栖飞机。若该飞机以270km/h的速度匀速直线航行20min,消耗航空燃油1.35t,飞机发动机的功率为2.25×107W,则:(航空燃油的热值为4×107J/kg) (1) 消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少? (2) 这段时间飞机发动机做的功是多少? (3) 发动机的效率是多少? 参考答案 【知识回顾】 一、 燃料的热值 1.定义：把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量 之比 ，叫作这种燃料的热值. 2.物理意义：热值在数值上等于1 kg某种燃料 完全燃烧 放出的热量.对某些气体燃料，其热值在数值上等于在标准状态下1 m3燃料完全燃烧放出的热量. 3.单位：在国际单位制中，热量的单位是焦耳，质量的单位是千克，则热值的单位是 焦耳/千克 ，符号是J/kg，气体燃料单位是焦每立方米，符号是J/m3. 4.热量的计算 (1)固体(液体)燃料完全燃烧产生热量的计算公式：Q=mq，Q表示热量(J)，m表示固体(液体)燃料的质量(kg)，q表示 热值 (J/kg). (2)气体燃料完全燃烧产生热量的计算公式：Q=Vq，Q表示热量(J)，V表示气体燃料的体积(m³)，q表示热值(J/m³). 二、 热机的效率 1.定义：用来做 有用功 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. 热机的效率是热机性能的重要指标. 2.定义式：η= ×100%，η表示热机的 效率 ，W有表示做有用功的能量，Q放表示燃料完全燃烧放出的能量. 3.常见热机效率： 蒸汽机：6%~15% 汽油机：20%~40% 柴油机：30%~45% 由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机效率总小于100%. 4.提高热机效率的方法 (1)让燃料尽可能地充分燃烧 (2)减小热量的散失 (3)减小机械各部件间的摩擦 (4)在热机的设计和制造上，采用先进的技术 【精练】 1. 下列关于燃料的热值说法正确的是(　D　) A. 燃料燃烧越充分,其热值越大 B. 燃料的热值越小,完全燃烧放出的热量越少 C. 一瓶酒精用去三分之一,剩余酒精的热值将减小 D. 焦炭的热值是3.0×107J/kg,完全燃烧1kg焦炭能放出3.0×107J的热量 2. 2023年5月30日,长征二号F遥十六运载火箭搭载神舟十六号载人飞船成功发射。火箭使用一种叫作偏二甲肼的液体燃料,是因为该燃料具有较大的(　A　) A. 热值 B. 比热容 C. 密度 D. 体积 3. 下列关于热机的说法,正确的是(　B　) A. 热机的效率为100% B. 柴油机的效率一般比汽油机高 C. 好的热机工作时不排放废气 D. 热机的能量损耗中,废气带走的最少 4. 某学校物理小组设计实验,探究“酒精、煤油、汽油的热值”(如图),甲、乙、丙装置完全相同,水的质量和初温及待测燃料的质量也相同。通过测量等质量的燃料全部充分燃烧后水的末温(均未达到沸点)t甲<t乙=t丙,可以粗略知道它们的热值q的大小关系为(　C　) A. q甲>q乙>q丙 B. q甲>q乙=q丙 C. q甲<q乙=q丙 D. q甲<q乙<q丙 5. 如图所示为某内燃机工作时的能量流向图,该内燃机的热机效率是(　B　) A. 25% B. 35% C. 40% D. 75% 6. 为了节约能源,需要提高热机的效率,下列措施不能提高热机效率的是(　D　) A. 让燃料与空气混合充分,使燃料燃烧得比较充分 B. 在设计与制造热机时要不断改进与创新,以减少能量的损失 C. 尽量减少热机内部各部件间的摩擦 D. 尽量增加热机的工作时间 7．下列措施中不能提高热机效率的是( AC ) A.增大热机做功的功率 B.选用良好的润滑材料减少机械摩擦 C.采用热值更高的燃料 D.尽量减少燃烧过程中热量的损失 8．（多选）关于热现象，下列说法正确的是（AB　　） A．燃料不完全燃烧时，燃料热值依旧不变 B．物体的温度不变，它的内能可能增加 C．物质的比热容与物体吸收或放出的热量有关 D．在热传递过程中，热量从内能多的物体传递到内能少的物体 9．（多选）下列说法正确的是（　CD　） A．内燃机消耗的燃料越多，其效率越高 B．物体吸收热量，其温度一定升高 C．外界对物体做功，物体内能可能增加 D．在热传递过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体 10．食物也是一种燃料，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量，这种过程没有火焰，但　化学 　 能同样可以转化为内能，因此人的体温保持在37℃左右。一盒标有“能量：360kJ/100mL”的牛奶，其中“能量”的含义跟 　 热值 　 （填“内能”、“热量”、“热值”）相似。100mL牛奶的能量相当于完全燃烧 　 30 　 g干木柴放出的热量。（干木柴的热值为1.2×107J/kg） 11．“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力。同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的　热值 　 很大。以10倍的关系粗略计算，1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为　4.2×108 　 J，这些热量可以使　1250 　 kg的水从20℃加热至100℃[c＝4.2×103J/（kg•℃）q煤气＝4.2×107J/kg]。 12．标准大气压下完全燃烧0.042m3的煤气放出的热量是　 1.68×106 　 J．若50%的热量被水吸收，能使质量为2.5kg初温为25℃的水升高75 　 ℃．[q煤气＝4.0×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 13．高州新建的小区都接入了管道天然气，让很多家庭都用上了天然气。与传统燃料相比，天然气的优点是：　污染小 　 （写出一条即可）。小莉通过燃烧天然气将体积为2L、初温为20℃的水加热到70℃，此过程中的加热效率为60%，水吸收的热量是　4.2×105 J，此过程需要消耗的天然气为 0.032 　 m3。[已知107J/m3] 14．最近，云南某地因为焚烧秸秆引发火灾。为了节能环保，政府部门禁止野外焚烧秸秆，将秸秆回收再利用，既可产生沼气，又可产生肥料。完全燃烧0.07m3沼气，产生的热量为 1.4 ×105 　 J，若用这些热量来烧水，能将质量为2kg、初温为50℃的水加热到沸腾（一个标准大气压下），则烧水的效率是 　30％ 。（q沼气＝2×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）） 15．如图所示是四冲程内燃机工作循环中的 　做功 冲程。若此内燃机1s内对外做功20次，则曲轴的转速是 　 2400 r/min。在一个工作循环中消耗了20g汽油（q汽油＝4.6×107J/kg），若这台汽油机的效率为30%，则一个工作循环中输出的有用机械能为 2.76×105 　 J。 16.如图所示是某装置工作时的能量流向图，根据图中信息判断，此装置可能是 　热机 　 （选填“热机”“电灯”或“电风扇”），效率为 　40%　 ，热量的损失为 　4.2×106 　 J。假如损失的那部分热量全部被初温为20℃、质量为50kg的水吸收，则水的温度可以升高到 　40 ℃。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 17．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量和初温也相同； （1）比较不同燃料的热值，可以选择　甲、丙 　 两个装置；燃料燃尽后通过记录　液体升高的温度 　 （加热时间/液体升高的温度）来比较两种燃料热值大小； （2）比较液体a和液体b的吸热能力 ①在设计实验方案时，以下需要控制的变量，你认为其中多余的是　B　 ； A．采用的加热方式 B．燃料的质量 C．液体a和液体b的质量 D．盛放液体a和液体b的容器 ②实验时，记录数据如下表： 加热时间/min 0 1 2 3 4 5 6 液体a的温度 25 26 27 28 29 30 31 液体b的温度 25 27 29 31 33 35 37 人们通常用两种方法来比较液体a和液体b的吸热能力。方法A：加热相同的时间，比较升高的温度；方法B：升高相同的温度，比较加热的时间。物理学用比热容描述物质的吸热能力，这种方法与方法　B 　 （A/B）是相同的。若液体a的比热容为4.2×103J/（kg•℃），由表格数据可知，液体b的比热容是　2.1×103 　 J/（kg•℃）； ③如果用“单位质量的某种物质吸收（或放出）1J的热量所升高（或降低）的温度Δt”来比较物质的这种物理属性，用符号K来表示，则液体a的K值　 小于（大于/小于/等于）液体b的K值。 18.某建筑工地上,起重机在10s内将质量为2.15t的重物沿竖直方向匀速提升6m,此过程起重机消耗柴油0.01kg。柴油的热值q=4.3×107J/kg,g取10N/kg。 (1) 求重物上升的速度。 (2) 求起重机提升重物的功率。 (3) 若将起重机提升重物做的功与消耗的柴油完全燃烧释放的热量之比定义为其提升效率,用字母η表示,求起重机的提升效率。 【答案】(1)0.6m/s；(2)1.29×104W；(3)30； 19.如图所示为我国自行设计研制的AG600水陆两栖飞机。若该飞机以270km/h的速度匀速直线航行20min,消耗航空燃油1.35t,飞机发动机的功率为2.25×107W,则:(航空燃油的热值为4×107J/kg) (1) 消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少? (2) 这段时间飞机发动机做的功是多少? (3) 发动机的效率是多少? 【答案】(1) 5.4×1010J；(2)2.7×1010J；(3)50%； 9 学科网（北京）股份有限公司 $