14.3 热机的效率（重难点专练）物理新教材人教版九年级全一册

**基本信息** 以“概念理解-基础计算-综合应用-环保提升”为逻辑主线，系统整合热值与热机效率知识，通过核心知识+解题技巧双模块设计，强化科学思维与能量观念。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |燃料热值概念理解与特性辨析|4题|关键词捕捉（完全燃烧）、状态无关性分析|从定义（q=Q放/m）到特性（仅与种类有关），建立热值物理意义认知| |燃料热值基础计算|8题|公式选择（m/V）、比例法、混合燃料叠加|固液气公式区分→单位统一→倍数关系应用，形成计算模型| |热机效率概念与影响因素|3题|总功与有用功区分、误区辨析（热值≠效率）|定义（η=W有/Q放）→能量流向→效率范围，构建效率本质理解| |热机效率综合计算|15题|三步法（算总热→算有用功→求效率）、隐含条件挖掘|燃料放热→热机转化→机械输出，建立能量转化逻辑链| |提高效率与环保应用|5题|四维度答题（燃烧充分/减少散热/摩擦/废气利用）|效率提升方法与环保关联，体现科学态度与社会责任|

14.3 热机的效率 题型01 燃料的热值概念理解与特性辨析 题型02 燃料热值基础计算（固体、液体、气体燃料） 题型03 热机效率概念、影响因素与误区判断 题型04 热机效率综合计算题（吸热、放热、效率结合） 题型05 提高热机效率的方法与环保应用 ▌题型01 燃料的热值概念理解与特性辨析 1. 核心知识 （1）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 （2）符号与单位：热值用符号q表示，国际单位是焦耳每千克，符号为J/kg；气体燃料的热值单位常用焦耳每立方米，符号为J/m³。 （3）物理意义：以酒精的热值q=3.0×10⁷ J/kg为例，其物理意义是1千克酒精完全燃烧放出的热量是3.0×10⁷焦耳。 （4）特性辨析：热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等因素无关。 2. 解题技巧 （1）公式应用：燃料完全燃烧放出的热量计算公式为Q放=mq（固体、液体）或Q放=Vq（气体）。注意区分质量m与体积V的使用场景。 （2）关键词捕捉：题目中出现“完全燃烧”时，方可直接使用热值公式计算；若未提及“完全燃烧”，则实际放出热量小于理论计算值。 （3）状态无关性：同一燃料在不同状态下（如煤块与煤粉），其热值不变；比较不同燃料热值大小时，需在质量（或体积）相同的前提下进行比较。 1．变废为宝——将“地沟油”提炼制成生物航空燃油，我国已成为亚洲第一个拥有此自主研发技术的国家，这可以减少对进口石油的依赖，极大降低碳排放。采用生物航空燃油是因为它的（     ） A．热值大 B．密度大 C．比热容大 D．热量大 2．中国航天事业成就辉煌。发射卫星的火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料的（     ） A．燃点高 B．密度大 C．沸点高 D．热值大 3．热值的理解，下列说法正确的是（     ） A．热值的大小与Q成正比 B．燃料燃烧时，放出的热量越大，热值越大 C．热值的大小与m成反比 D．热值大小与Q、m无关，由燃料种类决定 4．生活中每天都会产生大量的垃圾，合理分类和利用垃圾是我们面临的一个重大课题。某垃圾处理厂处理垃圾时提炼出了200kg燃料油，燃料油的热值为，其物理意义是________________，将这些燃料油的一半完全燃烧，放出的热量为________J，剩余燃料油的热值为________J/kg。 ▌题型02 燃料热值基础计算（固体、液体、气体燃料） 1. 核心知识 （1）计算公式：固体和液体燃料完全燃烧放热公式为Q放=mq；气体燃料完全燃烧放热公式为Q放=Vq。 （2）单位统一：在使用公式计算时，务必保证单位对应。若热值单位为J/kg，则质量单位必须为kg；若热值单位为J/m³，则体积单位必须为m³。 （3）常见数据：需熟记常见燃料的热值，如干木柴约1.2×10⁷ J/kg，煤约3×10⁷ J/kg，汽油约4.6×10⁷ J/kg，氢气约1.4×10⁸ J/kg。其中氢气的热值最大，常作为火箭的高能燃料。 2. 解题技巧 （1）审题关键：首先判断燃料状态（固/液/气），确定使用质量m还是体积V；其次确认是否“完全燃烧”，若不完全燃烧，实际放热小于mq或Vq的计算结果。 （2）比例法应用：对于同种燃料，放出的热量与质量（或体积）成正比。即Q₁/Q₂ = m₁/m₂（或V₁/V₂），利用此关系可快速解决倍数类问题，无需代入具体热值计算。 （3）混合燃料处理：若题目涉及多种燃料混合燃烧，总放热量等于各部分燃料完全燃烧放出热量之和，即Q总 = Q₁ + Q₂ + … = m₁q₁ + m₂q₂ + …。注意不要误用平均热值直接乘以总质量，除非题目明确给出了混合燃料的平均热值。 5．甲、乙两种物质，质量之比为4：1，完全燃烧放出的热量之比是3：1，则它们的热值之比是（     ） A．3：4 B．4：3 C．4：1 D．3：1 6．（25-26九年级上·湖北武汉·阶段检测）如图所示是我国自行设计研制的AG600“鲲龙”水陆两栖飞机。飞机使用四台相同的发动机，每台发动机的输出功率可达3120kW，效率可达60%。在这种情况下，飞机飞行1h消耗的燃油为（     ）（燃油的热值为） A．1.74吨 B．1.78吨 C．1.84吨 D．1.88吨 7．（25-26九年级上·河南郑州·阶段检测）（多选）氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点。某氢能源公交车以140kW的恒定功率匀速行驶了3min，共消耗0.3kg的氢燃料（，）。关于该过程以下说法正确的是（     ） A．0.3kg的氢燃料完全燃烧释放热量为 B．该车所做的有用功为 C．氢燃料完全燃烧产生的热量转化为机械能的比例为60% D．用热值高的燃料可以提高热机的效率 8．（25-26九年级上·四川泸州·阶段检测）如图是小星家某次加热水实验初末两次的天然气表示数。天然气的热值取，根据气表消耗的天然气是____________，天然气完全燃烧放出的热量是____________，若不计热量损失，可以让____________的水从加热到。[已知] 9．（23-24九年级上·黑龙江哈尔滨·阶段检测）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。） 10．（23-24九年级上·福建厦门·阶段检测）某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图像。若在6min内完全燃烧了热值为的煤2kg，则煤完全燃烧产生的热量________J；经过6min时间加热，水所吸收的热量________J。（水的比热容为） 11．（25-26九年级上·广东揭阳·阶段检测）在标准大气压下，使用煤气灶将的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是________，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧________的煤气，未使用完的煤气的热值________（填“增大”或“减小”或“不变”）。[水的比热容，煤气的热值] 12．（25-26九年级上·安徽合肥·期中）某次用天然气灶烧水，水吸收的热量为，若天然气完全燃烧放出的热量有60%被水吸收，则需要完全燃烧________的天然气（）。 ▌题型03 热机效率概念、影响因素与误区判断 1. 核心知识 （1）定义：热机用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。 （2）公式：。其中W有为热机对外做的有用功，Q放为燃料完全燃烧释放的总热量。 （3）数值范围：由于热机工作过程中存在各种能量损失，热机效率总是小于1（或100%）。蒸汽机效率最低，约6%~15%；汽油机效率约20%~30%；柴油机效率约30%~45%。 （4）能量流向：燃料燃烧释放的能量中，只有一部分转化为机械能（有用功），其余部分通过废气带走、散热损失、机械摩擦损耗等方式散失。其中废气带走的能量最多。 2. 解题技巧 （1）区分“总功”与“有用功”：在热机问题中，Q放是总能量输入，W有是有效输出。切勿将克服摩擦做的额外功或废气带走的能量计入有用功。 （2）误区辨析： ① 热值大≠效率高：热值是燃料的特性，效率是热机的性能指标，二者无直接因果关系。使用高热值燃料不一定能提高热机效率。 ② 功率大≠效率高：功率反映做功快慢，效率反映能量利用率。功率大的热机，效率可能很低。 ③ 效率不能大于1：任何热机都不可避免地存在能量损失，因此效率永远小于100%。永动机是不存在的。 （3）图像分析：常考热机能流图（桑基图），需能识别各部分能量去向，明确哪部分是有用功，哪部分是损失，从而计算效率或分析改进方向。 13．我国研制的全球首款本体热效率达53.09%的柴油机正式亮相世界内燃机大会，刷新了柴油机热效率的世界纪录。关于热机的效率，下列说法正确的是（     ） A．热机所用燃料的热值越大，效率越高 B．热机所用燃料的化学能转化成热机的机械能越多，效率越高 C．如果改进技术，汽油机的效率可以达到100% D．蒸汽机、汽油机和柴油机的热机效率分别是、和，则有 14．（25-26九年级上·新疆乌鲁木齐·阶段检测）甲热机的效率高于乙热机的效率，则（     ） A．甲热机的功率大于乙热机的功率 B．甲热机的燃料利用率比乙热机的高 C．甲热机做的有用功比乙热机的多 D．甲热机消耗的燃料质量比乙热机的少 15．（25-26九年级上·海南海口·期中）一台柴油机的热机效率为30%，表示的意义是______的那部分能量占燃料完全燃烧放出的能量的30%。用这台柴油机工作时，完全燃烧10kg的柴油可做有用功______J。（柴油的热值为） ▌题型04 热机效率综合计算题（吸热、放热、效率结合） 1. 核心知识 （1）计算逻辑链：此类题目通常涉及“燃料燃烧放热→热机吸收热量→转化为有用功”的能量转化过程。核心公式链条为：（或Vq）→ → 或 。 （2）关键桥梁：热机效率是连接“燃料化学能”与“机械能”的桥梁。解题时需明确是总能量来源，是最终有效利用的能量，二者通过建立等量关系。 （3）常见模型： ① 汽车行驶模型：已知车速v、时间t、牵引力F、耗油量m，求效率。思路：，，。 ② 加热物体模型（虽属热传递，但常对比考查）：若题目涉及用热机带动水泵抽水或带动发电机发电，需注意具体指代的是克服重力做功还是电能输出。 2. 解题技巧 （1）步骤规范化： 第一步：算总热。根据燃料质量和热值，计算。注意单位统一。 第二步：算有用功。根据运动状态（匀速直线运动）或工作参数，计算。若是车辆行驶，；若是提升重物，。 第三步：求效率。代入计算。 （2）隐含条件挖掘： ① “匀速行驶”：意味着牵引力等于阻力（），此时。 ② “完全燃烧”：确保计算准确，无需考虑燃烧不充分系数。 ③ 功率关联：若给出功率P和时间t，则；若给出速度v和牵引力F，则，进而推导。 （3）易错点警示： ① 混淆与：在热机问题中，分母必须是燃料完全燃烧放出的热量，而非水或空气吸收的热量（除非题目特指加热效率，但本节主要讨论热机效率）。 ② 单位陷阱：注意km/h与m/s的换算，L与m³的换算（），g与kg的换算。 ③ 多过程叠加：若题目涉及上坡、下坡或不同路况，需分段计算有用功，再求总和，最后除以总耗油对应的。 16．（25-26九年级上·山东滨州·阶段检测）小明同学取a、b两种粉末各50g，用如图甲所示的实验装置“探究固体熔化时温度的变化规律”，每隔一段时间用温度计分别测量它们的温度，12分钟各消耗酒精4g，他根据实验数据绘制了温度随时间变化的图像如图乙所示，若单位时间内a、b吸收的热量相等，酒精的热值为，a物质在固态时的比热容为。则下列说法正确的是（　　） A．a为非晶体，第时为液态 B．a物质在第和第时的温度相等，内能也相等 C．a物质液态时的比热容为 D．酒精灯的加热效率为 17．（25-26九年级上·甘肃天水·期中）用酒精炉将质量为100g、初温为10℃的水加热到60℃，燃烧了5g酒精[，酒精的热值为]。则（　　） A．水吸收的热量是 B．酒精炉效率为14% C．5g酒精完全燃烧放出的热量 D．酒精炉效率为41% 18．（25-26九年级上·陕西渭南·期中）载着水带与云梯的消防车，是城市里的“安全卫士”。如图所示的消防车动力来源为柴油机，柴油机的最大功率为，消防车在最大功率下以72km/h的速度匀速直线行驶86s，消耗柴油0.5kg。该过程中，下列说法正确的是（     ）（） A．消防车受到的牵引力为1389N B．0.5kg柴油完全燃烧放出的热量为 C．该消防车柴油机的效率为40% D．该消防车做的有用功越多，柴油机的效率一定越高 19．（25-26九年级上·陕西渭南·阶段检测）无人驾驶汽车是一种智能汽车，主要依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。如图所示，某无人驾驶汽车以的速度沿水平路面匀速直线行驶了，行驶过程受到的牵引力为，发动机消耗柴油。已知柴油的热值为，则下列说法正确的是（　　） A．柴油完全燃烧放出的热量为 B．牵引力做功的功率为 C．汽车发动机的效率为40% D．增大行驶路程，发动机做的有用功会增多，发动机的效率将提高 20．（25-26九年级上·江苏南京·阶段检测）如图所示为某品牌汽车的“四缸”四冲程汽油发动机，已知飞轮的转速为2400r/min，每一个做功冲程中燃气对活塞做功均为450J。就拿一个汽缸来说，在1min内燃气对活塞做的功为___________J，这台发动机的最大输出功率是___________kW；若以最大输出功率行驶时的耗油量10L/h，该发动机的效率为___________%（） 21．（25-26九年级上·重庆·阶段检测）“煮酒论英雄”是《三国演义》中的著名典故。东汉时期，人们喜欢将米酒加热后饮用，这种方式是通过______（选填“做功”或“热传递”）的方式来改变“酒”的内能。米酒的比热容约为，将一壶米酒（1kg）从0℃加热至50℃，米酒至少需要吸收______J热量。酒的主要成分是乙醇，将一定比例的乙醇和汽油混合，可以制成车用乙醇汽油。已知乙醇汽油的热值为，一台单缸四冲程汽油机飞轮每秒转动60转，使用乙醇汽油时单次做功冲程喷油kg，该汽油机的热效率为40%，则该汽油机的每秒输出机械能______J。 22．（25-26九年级上·四川遂宁·阶段检测）质量和初温都相同的铁块和铜块，分别________（选填“吸收”或“放出”）相同的热量后立即接触，热量由铁传给铜。两台汽油机，相同时间内甲做的有用功是乙的1.5倍，甲的效率是25%，乙的效率是30%，那么甲与乙消耗的汽油的质量之比是________。 23．（25-26九年级上·四川达州·阶段检测）某单缸四冲程汽油机每秒完成120个冲程，则飞轮转速为____ r/min，每个冲程活塞移动行程为0.1m，做功冲程中气缸内燃气的平均推力为300N，汽油机的功率为____W；若该汽油机的效率为30%，消耗100g汽油，对外做功 ____J。 （q汽油=4.6×107J/kg） 24．（2026·四川南充·模拟预测）在完全隔热的装置中，同一酒精灯给100g水和100g某种油加热，其温度随时间的变化关系如图所示，那么100g油每分钟吸收的热量是________J。如果在此过程中每分钟需要完全燃烧热值为的酒精0.07g，根据图像可估算出，此过程中热效率是________。【已知水的比热容为】 25．（24-25九年级上·广东江门·期末）汽油机工作时，汽油必须和吸进的空气成适当的比例，才能形成可以有效燃烧的混合气体，这就是空燃比（混合气体中空气质量与燃油质量之比），某厂家生产的四缸发动机总排量为2.0L，空燃比为14:1，混合气体的密度为，则发动机做功一次，燃料完全燃烧放出的热量为__________J（汽油的热值为），当发动机转速为时，此发动机的输出功率为90kW，该发动机每秒做功__________次，发动机的效率为__________（百分比保留两位小数）。 26．（24-25九年级上·江苏泰州·期中）图甲中气球在放气时，它喷气的嘴部温度和原来相比_________（变高/变低/没有变化），此过程发生的能量转化与图乙中的内燃机在_________（A/B）图所示过程的能量转化是一致的。某汽车四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中每次做功400J，则每秒钟对外做功_________J。若汽油燃烧不充分，汽油的热值将_________（变大/变小/不变）。若每辆汽车每年消耗汽油1.86t，汽车内燃机的效率平均取值30%。如果能把内燃机效率提高1%，一辆汽车每年可以节约_________L汽油。（） 27．（25-26九年级上·陕西西安·期中）小明的爸爸驾驶一辆质量为1200 kg的汽车从西安前往重庆，途径汉中。已知西安到汉中的路程为300 km，汉中到重庆的路程为450 km。汽车在公路上以90 km/h的速度匀速行驶，汽车发动机的功率恒为15kW。汽油的热值为 4.0×107J/kg 。试求： (1)汽车从西安到汉中过程中，牵引力所做的功。 (2)若从西安到汉中消耗了15kg汽油，则汽车发动机的效率是多少？ (3)若发动机效率不变，从西安出发前油箱中有30kg汽油，则汽车到达汉中后，是否需要中途加油才能到达重庆？如果需要，至少需要加多少kg汽油？ 28．（25-26九年级上·山东青岛·期中）油电混合动力汽车是新型节能汽车。这种汽车高速行驶时，内燃机启动，既向车轮输送能量也给动力蓄电池组充电。已知某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池可储存的最大电能是1.0×108J。测试人员驾驶该车在平直公路上以70km/h的测试车速匀速行驶24min，内燃机消耗燃油2kg，蓄电池组的电能增加了最大电能的10%，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。则： (1)该汽车测试行驶中消耗的燃油完全燃烧放出多少热量？（燃油的热值为4.6×107J/kg） (2)该汽车测试行驶中牵引力做了多少功？ (3)该汽车内燃机的效率是多大？ 29．（25-26九年级上·四川资阳·期中）7月9日，2015年第七届呼和浩特国际汽车展览会在呼和浩特国际会展中心开幕，众多炫酷车型在此次展会上精彩亮相。某人为了测试汽车发动机的效率，开车以60km/h的平均速度行驶了120km，用去汽油25L，已知汽油的密度为0.7×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg，发动机的功率为32.2kW，则该汽车发动机的效率？ 30．（25-26九年级上·辽宁鞍山·阶段检测）小张同学在家里试验用固体酒精烧水，他将10kg的水从加热到。已知固体酒精的热值为，水的比热容是，煤油的比热容是。 (1)求在这一过程中水吸收的热量； (2)若固体酒精加热水时有30%的能量损失了，则在此次烧水过程中实际使用的固体酒精的质量是多少kg？ (3)若水吸收的热量全部被煤油吸收且使煤油温度升高了，求煤油的质量； (4)在标准大气压下，若初温、质量相同的水吸收的热量，求水的末温。 31．（25-26九年级上·辽宁铁岭·期中）小红在家利用燃气灶加热，完成了冰的熔化实验，并绘制了冰熔化时温度随时间的变化的关系图。实验时，冰的质量为0.5kg，相同时间内水和冰吸收的热量相同，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），求： (1)CD段水吸收的热量； (2)冰的比热容； (3)若加热35min共消耗了的天然气，求该燃气灶的效率。（天然气的热值为8.4×107J/m3） (4)燃气灶的效率是否与燃料的热值有关？ 32．（25-26九年级上·湖北咸宁·期末）燃气热水器是一种方便、快捷且不受天气影响的洗浴设备。如图为梓康家的燃气热水器结构和工作原理示意图。热水器工作时，燃气在燃烧器内燃烧，产生约1700℃的高温烟气，高温烟气上升，流经热交换器，将从A点处流入热交换器的冷水加热，产生的热水从B点处源源不断流出热交换器，低温烟气从排烟管排出。该燃气热水器的部分技术参数如右表，其中“额定耗气量”的含义是：热水器正常工作1h消耗的燃气体积。[已知，] 所用燃气 天然气 热值 额定耗气量 (1)该热水器正常工作时，热水产出率为12L/min（即热水器正常工作时，每分钟使水温升高25℃时的出水体积），求1min内水吸收的热量。 (2)求热水器正常工作1h燃气燃烧放出的热量。 (3)梓康有次洗浴，设定热水管出水温度为45℃，测得冷水管进水温度为15℃，热水器正常工作用时15min（已知热水器效率为70%，热水器效率指水吸收的热量与燃气燃烧放出的热量之比），则该过程热水器每分钟流出水的质量为多少kg？ ▌题型05 提高热机效率的方法与环保应用 1. 核心知识 （1）减少各种热损失：改进燃烧技术，使燃料充分燃烧；加装保温层，减少散热损失。 （2）减少机械摩擦：保持良好的润滑，减小运动部件之间的摩擦，从而减少因克服摩擦做功而消耗的能量。 （3）利用废气能量：通过涡轮增压等技术回收部分废气能量，或采用热电联产等方式提高能源综合利用率。 2. 解题技巧 （1）答题要点化：在回答“如何提高热机效率”的简答题时，应从“燃烧充分”、“减少散热”、“减少摩擦”、“废气利用”四个维度分点作答，条理清晰。 （2）环保关联：将提高效率与环境保护相结合。提高热机效率意味着在输出相同有用功的情况下，消耗的燃料更少，从而减少二氧化碳、二氧化硫等有害气体的排放，有助于缓解温室效应和酸雨问题。 （3）新技术应用：了解并识记当前提高热机效率的前沿技术，如混合动力技术、启停系统、轻量化材料应用等，这些常作为背景材料出现在现代科技类试题中。 33．提高热机效率能缓解能源紧缺问题。下列关于热机效率的说法中，正确的是（ ） A．热机效率高，就没有环境污染 B．柴油机的效率一般低于汽油机的效率 C．减少内部部件间的摩擦可提高热机效率 D．使用有热机的新能源汽车，热机效率可达到100% 34．涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轴发动机，其大致工作过程是：空气通过进气道进入压气机，被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动力。该发动机工作过程中的相关说法错误的是（     ） A．燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机效率越高 B．燃料和压缩空气混合后，燃料的热值不变 C．压气机压缩空气，通过做功改变空气的内能 D．高温高压气体含有的热量很多 35．（25-26九年级上·辽宁鞍山·阶段检测）如图所示，图甲为四冲程汽油机的一个冲程，图乙为该汽油机燃料燃烧后的能量转化比例图。下列说法正确的是（     ） A．该汽油机的效率为70% B．汽油机吸气冲程吸入汽缸的物质仅有空气 C．甲图的冲程使汽车获得动力，将内能转化为机械能 D．相同时间内燃烧汽油质量越大，热机效率越高，但热机效率与功率无关 36．（2026·湖南娄底·三模）汽油机是燃油汽车的动力来源之一。如图所示是某台汽油机工作时的能量数据，图中燃料完全燃烧释放的能量为__________J。若汽油的热值为，则该工作过程中消耗的汽油质量为__________kg。 37．（25-26九年级上·河北邢台·阶段检测）如图甲所示的某国产摩托车的发动机是一台单缸四冲程汽油机，汽油机工作时能量流向如图乙所示，该汽油机的效率为________，完全燃烧40g汽油（热值为）输出的有用功是________J。根据能量流向图，请你写出一种提高热机效率的方法：________。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 14.3 热机的效率 题型01 燃料的热值概念理解与特性辨析 题型02 燃料热值基础计算（固体、液体、气体燃料） 题型03 热机效率概念、影响因素与误区判断 题型04 热机效率综合计算题（吸热、放热、效率结合） 题型05 提高热机效率的方法与环保应用 ▌题型01 燃料的热值概念理解与特性辨析 1. 核心知识 （1）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 （2）符号与单位：热值用符号q表示，国际单位是焦耳每千克，符号为J/kg；气体燃料的热值单位常用焦耳每立方米，符号为J/m³。 （3）物理意义：以酒精的热值q=3.0×10⁷ J/kg为例，其物理意义是1千克酒精完全燃烧放出的热量是3.0×10⁷焦耳。 （4）特性辨析：热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等因素无关。 2. 解题技巧 （1）公式应用：燃料完全燃烧放出的热量计算公式为Q放=mq（固体、液体）或Q放=Vq（气体）。注意区分质量m与体积V的使用场景。 （2）关键词捕捉：题目中出现“完全燃烧”时，方可直接使用热值公式计算；若未提及“完全燃烧”，则实际放出热量小于理论计算值。 （3）状态无关性：同一燃料在不同状态下（如煤块与煤粉），其热值不变；比较不同燃料热值大小时，需在质量（或体积）相同的前提下进行比较。 1．变废为宝——将“地沟油”提炼制成生物航空燃油，我国已成为亚洲第一个拥有此自主研发技术的国家，这可以减少对进口石油的依赖，极大降低碳排放。采用生物航空燃油是因为它的（     ） A．热值大 B．密度大 C．比热容大 D．热量大 【答案】A 【详解】采用生物航空燃油，主要的原因是它具有较大的热值，完全燃烧相同质量的该燃料时，可以释放出更多的热量。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．中国航天事业成就辉煌。发射卫星的火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料的（     ） A．燃点高 B．密度大 C．沸点高 D．热值大 【答案】D 【详解】A．燃点高表示燃料较难被点燃，不是火箭选用液态氢作燃料所利用的主要性质，故A不符合题意； B．液态氢的密度较小，且燃料密度大不是火箭选用液态氢作燃料所利用的主要性质，故B不符合题意； C．液态氢的沸点很低，并非利用沸点高这一性质作为火箭燃料，故C不符合题意； D．液态氢的热值大，相同质量的液态氢完全燃烧时能够放出更多热量，适合作为火箭燃料，故D符合题意。 故选D。 3．热值的理解，下列说法正确的是（     ） A．热值的大小与Q成正比 B．燃料燃烧时，放出的热量越大，热值越大 C．热值的大小与m成反比 D．热值大小与Q、m无关，由燃料种类决定 【答案】D 【详解】热值是燃料的固有性质，仅由燃料种类决定，与燃料质量、完全燃烧放出的热量均无关，故ABC错误，D正确。 故选D。 4．生活中每天都会产生大量的垃圾，合理分类和利用垃圾是我们面临的一个重大课题。某垃圾处理厂处理垃圾时提炼出了200kg燃料油，燃料油的热值为，其物理意义是________________，将这些燃料油的一半完全燃烧，放出的热量为________J，剩余燃料油的热值为________J/kg。 【答案】 1kg燃料油在完全燃烧时放出的热量是 【详解】燃料油的热值，其表示1kg燃料油完全燃烧放出的热量为； 燃料油的一半完全燃烧，释放出的热量； 热值的大小只与燃料的种类有关，与质量无关，所以剩余燃料油的热值为。 ▌题型02 燃料热值基础计算（固体、液体、气体燃料） 1. 核心知识 （1）计算公式：固体和液体燃料完全燃烧放热公式为Q放=mq；气体燃料完全燃烧放热公式为Q放=Vq。 （2）单位统一：在使用公式计算时，务必保证单位对应。若热值单位为J/kg，则质量单位必须为kg；若热值单位为J/m³，则体积单位必须为m³。 （3）常见数据：需熟记常见燃料的热值，如干木柴约1.2×10⁷ J/kg，煤约3×10⁷ J/kg，汽油约4.6×10⁷ J/kg，氢气约1.4×10⁸ J/kg。其中氢气的热值最大，常作为火箭的高能燃料。 2. 解题技巧 （1）审题关键：首先判断燃料状态（固/液/气），确定使用质量m还是体积V；其次确认是否“完全燃烧”，若不完全燃烧，实际放热小于mq或Vq的计算结果。 （2）比例法应用：对于同种燃料，放出的热量与质量（或体积）成正比。即Q₁/Q₂ = m₁/m₂（或V₁/V₂），利用此关系可快速解决倍数类问题，无需代入具体热值计算。 （3）混合燃料处理：若题目涉及多种燃料混合燃烧，总放热量等于各部分燃料完全燃烧放出热量之和，即Q总 = Q₁ + Q₂ + … = m₁q₁ + m₂q₂ + …。注意不要误用平均热值直接乘以总质量，除非题目明确给出了混合燃料的平均热值。 5．甲、乙两种物质，质量之比为4：1，完全燃烧放出的热量之比是3：1，则它们的热值之比是（     ） A．3：4 B．4：3 C．4：1 D．3：1 【答案】A 【详解】根据题意， 由知，甲、乙两种物质的热值之比为 故选A。 6．（25-26九年级上·湖北武汉·阶段检测）如图所示是我国自行设计研制的AG600“鲲龙”水陆两栖飞机。飞机使用四台相同的发动机，每台发动机的输出功率可达3120kW，效率可达60%。在这种情况下，飞机飞行1h消耗的燃油为（     ）（燃油的热值为） A．1.74吨 B．1.78吨 C．1.84吨 D．1.88吨 【答案】A 【详解】飞机飞行1h发动机所做的有用功 燃油完全燃烧放出的热量 燃油的质量 故选A。 7．（25-26九年级上·河南郑州·阶段检测）（多选）氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点。某氢能源公交车以140kW的恒定功率匀速行驶了3min，共消耗0.3kg的氢燃料（，）。关于该过程以下说法正确的是（     ） A．0.3kg的氢燃料完全燃烧释放热量为 B．该车所做的有用功为 C．氢燃料完全燃烧产生的热量转化为机械能的比例为60% D．用热值高的燃料可以提高热机的效率 【答案】AC 【详解】A．0.3kg的氢燃料完全燃烧释放热量为，故A正确； B．该车所做的有用功为，故B错误； C．热机的效率为，故C正确； D．热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，和燃料的热值高低没有必然关系，故D错误。 故选AC。 8．（25-26九年级上·四川泸州·阶段检测）如图是小星家某次加热水实验初末两次的天然气表示数。天然气的热值取，根据气表消耗的天然气是____________，天然气完全燃烧放出的热量是____________，若不计热量损失，可以让____________的水从加热到。[已知] 【答案】 0.02 3 【详解】由气表初末示数可知，消耗的天然气体积为 天然气完全燃烧放出的热量为 水升高的温度为 因不计热量损失，故，水的质量为 9．（23-24九年级上·黑龙江哈尔滨·阶段检测）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】 【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 10．（23-24九年级上·福建厦门·阶段检测）某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图像。若在6min内完全燃烧了热值为的煤2kg，则煤完全燃烧产生的热量________J；经过6min时间加热，水所吸收的热量________J。（水的比热容为） 【答案】 【详解】煤完全燃烧产生的热量 由图像可知，加热6min时水的末温为，初温为，水升高的温度为 水吸收的热量 11．（25-26九年级上·广东揭阳·阶段检测）在标准大气压下，使用煤气灶将的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是________，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧________的煤气，未使用完的煤气的热值________（填“增大”或“减小”或“不变”）。[水的比热容，煤气的热值] 【答案】 不变 【详解】水吸收的热量为 因不计热量损失，故煤气完全燃烧放出的热量 由得，需要完全燃烧煤气的质量为 热值是燃料的一种特性，与燃料的质量无关，故未使用完的煤气的热值不变。 12．（25-26九年级上·安徽合肥·期中）某次用天然气灶烧水，水吸收的热量为，若天然气完全燃烧放出的热量有60%被水吸收，则需要完全燃烧________的天然气（）。 【答案】 【详解】天然气完全燃烧放出的总热量为： 需要燃烧的天然气体积为： ▌题型03 热机效率概念、影响因素与误区判断 1. 核心知识 （1）定义：热机用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。 （2）公式：。其中W有为热机对外做的有用功，Q放为燃料完全燃烧释放的总热量。 （3）数值范围：由于热机工作过程中存在各种能量损失，热机效率总是小于1（或100%）。蒸汽机效率最低，约6%~15%；汽油机效率约20%~30%；柴油机效率约30%~45%。 （4）能量流向：燃料燃烧释放的能量中，只有一部分转化为机械能（有用功），其余部分通过废气带走、散热损失、机械摩擦损耗等方式散失。其中废气带走的能量最多。 2. 解题技巧 （1）区分“总功”与“有用功”：在热机问题中，Q放是总能量输入，W有是有效输出。切勿将克服摩擦做的额外功或废气带走的能量计入有用功。 （2）误区辨析： ① 热值大≠效率高：热值是燃料的特性，效率是热机的性能指标，二者无直接因果关系。使用高热值燃料不一定能提高热机效率。 ② 功率大≠效率高：功率反映做功快慢，效率反映能量利用率。功率大的热机，效率可能很低。 ③ 效率不能大于1：任何热机都不可避免地存在能量损失，因此效率永远小于100%。永动机是不存在的。 （3）图像分析：常考热机能流图（桑基图），需能识别各部分能量去向，明确哪部分是有用功，哪部分是损失，从而计算效率或分析改进方向。 13．我国研制的全球首款本体热效率达53.09%的柴油机正式亮相世界内燃机大会，刷新了柴油机热效率的世界纪录。关于热机的效率，下列说法正确的是（     ） A．热机所用燃料的热值越大，效率越高 B．热机所用燃料的化学能转化成热机的机械能越多，效率越高 C．如果改进技术，汽油机的效率可以达到100% D．蒸汽机、汽油机和柴油机的热机效率分别是、和，则有 【答案】B 【详解】A．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，燃料的热值大，只能说明单位质量的燃料完全燃烧时所释放的热量多，不一定能提高热机的效率， 故A错误；‌ B．热机效率的计算公式为，燃料的化学能转化成热机的机械能越多，即做的有用功越多，在燃料完全燃烧放出热量一定的情况下，热机的效率就越高，故B正确； C‌．热机在工作过程中，燃料不可能完全燃烧，燃烧产生的热量会有一部分散失到空气中，还有一部分用于克服机械摩擦等，所以即使改进技术，热机的效率不可能达到100%，故C错误； ‌D．汽油机和柴油机属于内燃机，效率较高，且柴油机的压缩冲程压缩程度更大，燃气压强和温度更高，因此柴油机的效率通常高于汽油机，蒸汽机的燃料是在机器的外部燃烧，热损失最多，效率最低，即，故D错误。 故选B。 14．（25-26九年级上·新疆乌鲁木齐·阶段检测）甲热机的效率高于乙热机的效率，则（     ） A．甲热机的功率大于乙热机的功率 B．甲热机的燃料利用率比乙热机的高 C．甲热机做的有用功比乙热机的多 D．甲热机消耗的燃料质量比乙热机的少 【答案】B 【详解】A．功率是描述热机做功快慢的物理量，和效率是两个完全独立的物理量，效率高不代表做功速度快，故A不符合题意； B．甲热机效率更高，说明甲热机中用来做有用功的能量占燃料总释放能量的比例更大，也就是燃料利用率比乙更高，故B符合题意； C．有用功的多少由效率和消耗燃料的总能量共同决定，如果甲消耗的燃料总能量很少，即便效率更高，做的有用功也可能比乙少，故C不符合题意； D．消耗燃料的质量由需要的有用功大小和效率共同决定，如果甲需要做的有用功远大于乙，即便效率更高，消耗的燃料也可能比乙多，故D不符合题意。 故选B。 15．（25-26九年级上·海南海口·期中）一台柴油机的热机效率为30%，表示的意义是______的那部分能量占燃料完全燃烧放出的能量的30%。用这台柴油机工作时，完全燃烧10kg的柴油可做有用功______J。（柴油的热值为） 【答案】 做有用功 【详解】[1]热机效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的总能量的比值，所以一台柴油机的热机效率为30%，表示的意义是热机用来做有用功的那部分能量，占燃料完全燃烧放出的能量的30%。 [2]完全燃烧10kg的柴油放出的热量为 可做有用功为 ▌题型04 热机效率综合计算题（吸热、放热、效率结合） 1. 核心知识 （1）计算逻辑链：此类题目通常涉及“燃料燃烧放热→热机吸收热量→转化为有用功”的能量转化过程。核心公式链条为：（或Vq）→ → 或 。 （2）关键桥梁：热机效率是连接“燃料化学能”与“机械能”的桥梁。解题时需明确是总能量来源，是最终有效利用的能量，二者通过建立等量关系。 （3）常见模型： ① 汽车行驶模型：已知车速v、时间t、牵引力F、耗油量m，求效率。思路：，，。 ② 加热物体模型（虽属热传递，但常对比考查）：若题目涉及用热机带动水泵抽水或带动发电机发电，需注意具体指代的是克服重力做功还是电能输出。 2. 解题技巧 （1）步骤规范化： 第一步：算总热。根据燃料质量和热值，计算。注意单位统一。 第二步：算有用功。根据运动状态（匀速直线运动）或工作参数，计算。若是车辆行驶，；若是提升重物，。 第三步：求效率。代入计算。 （2）隐含条件挖掘： ① “匀速行驶”：意味着牵引力等于阻力（），此时。 ② “完全燃烧”：确保计算准确，无需考虑燃烧不充分系数。 ③ 功率关联：若给出功率P和时间t，则；若给出速度v和牵引力F，则，进而推导。 （3）易错点警示： ① 混淆与：在热机问题中，分母必须是燃料完全燃烧放出的热量，而非水或空气吸收的热量（除非题目特指加热效率，但本节主要讨论热机效率）。 ② 单位陷阱：注意km/h与m/s的换算，L与m³的换算（），g与kg的换算。 ③ 多过程叠加：若题目涉及上坡、下坡或不同路况，需分段计算有用功，再求总和，最后除以总耗油对应的。 16．（25-26九年级上·山东滨州·阶段检测）小明同学取a、b两种粉末各50g，用如图甲所示的实验装置“探究固体熔化时温度的变化规律”，每隔一段时间用温度计分别测量它们的温度，12分钟各消耗酒精4g，他根据实验数据绘制了温度随时间变化的图像如图乙所示，若单位时间内a、b吸收的热量相等，酒精的热值为，a物质在固态时的比热容为。则下列说法正确的是（　　） A．a为非晶体，第时为液态 B．a物质在第和第时的温度相等，内能也相等 C．a物质液态时的比热容为 D．酒精灯的加热效率为 【答案】C 【详解】A．晶体有固定的熔化温度，而非晶体没有确定的熔点，由图乙可知，物质a是晶体，故A错误； B．晶体熔化时，温度不变，吸收热量，内能增大，故B错误； C．从图像乙可知，a物质在时间内处于固态，温度从升高到，温度升高了，物质在固态时所吸收的热量 在第时间物质处于液态，温度从升高到，温度升高了，则物质在液态时所吸收的热量 由于物质的质量不变，在相同时间内吸收的热量相等，即 可得 已知a物质在固态时的比热容为，则，故C正确； D．a物质在固态时吸收的热量为 整个过程吸收的热量为 在整个过程中，燃烧4g酒精所释放的热量为 可得酒精灯加热的效率为，故D错误。 故选C。 17．（25-26九年级上·甘肃天水·期中）用酒精炉将质量为100g、初温为10℃的水加热到60℃，燃烧了5g酒精[，酒精的热值为]。则（　　） A．水吸收的热量是 B．酒精炉效率为14% C．5g酒精完全燃烧放出的热量 D．酒精炉效率为41% 【答案】B 【详解】A．水吸收的热量 故A不符合题意； BCD．酒精燃烧放出的热量 酒精炉效率为 故B符合题意；CD不符合题意。 故选B。 18．（25-26九年级上·陕西渭南·期中）载着水带与云梯的消防车，是城市里的“安全卫士”。如图所示的消防车动力来源为柴油机，柴油机的最大功率为，消防车在最大功率下以72km/h的速度匀速直线行驶86s，消耗柴油0.5kg。该过程中，下列说法正确的是（     ）（） A．消防车受到的牵引力为1389N B．0.5kg柴油完全燃烧放出的热量为 C．该消防车柴油机的效率为40% D．该消防车做的有用功越多，柴油机的效率一定越高 【答案】C 【详解】A．车速 根据功率推导公式，可得牵引力，故A错误； B．0.5kg柴油完全燃烧放热，故B错误； C．消防车在最大功率下行驶86s做的有用功 柴油机效率，故C正确； D．热机效率是有用功占燃料完全燃烧放出总热量的百分比，仅有用功多，若消耗柴油的总放热也同步增大，效率不一定升高，故D错误。 故选C。 19．（25-26九年级上·陕西渭南·阶段检测）无人驾驶汽车是一种智能汽车，主要依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。如图所示，某无人驾驶汽车以的速度沿水平路面匀速直线行驶了，行驶过程受到的牵引力为，发动机消耗柴油。已知柴油的热值为，则下列说法正确的是（　　） A．柴油完全燃烧放出的热量为 B．牵引力做功的功率为 C．汽车发动机的效率为40% D．增大行驶路程，发动机做的有用功会增多，发动机的效率将提高 【答案】C 【详解】A．已知柴油质量，热值，根据燃料完全燃烧放热公式，得柴油完全燃烧放出的热量 故A错误； B．已知牵引力，速度，根据功率公式，得汽车匀速行驶牵引力做功的功率 故B错误； C．已知行驶距离，根据功的公式，得汽车行驶过程中，牵引力做的功 结合A项结果，柴油完全燃烧放出的热量为 ，根据热机效率公式，则汽车发动机的效率为 故C正确； D．发动机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值，它主要由发动机本身的性能决定，在汽车以恒定速度行驶时，其效率基本保持不变，不会因为行驶路程的增大而提高，故D错误。 故选C。 20．（25-26九年级上·江苏南京·阶段检测）如图所示为某品牌汽车的“四缸”四冲程汽油发动机，已知飞轮的转速为2400r/min，每一个做功冲程中燃气对活塞做功均为450J。就拿一个汽缸来说，在1min内燃气对活塞做的功为___________J，这台发动机的最大输出功率是___________kW；若以最大输出功率行驶时的耗油量10L/h，该发动机的效率为___________%（） 【答案】/540000 【详解】由四冲程汽油机工作特点可知，飞轮每转2圈，单个汽缸对外做功1次。单个汽缸1min内做功次数 单个汽缸1min内燃气做功 因发动机为四缸结构，故1min内总功 发动机的最大输出功率 1h消耗汽油的质量 汽油完全燃烧放出的热量 发动机1h做的有用功 该发动机的效率 21．（25-26九年级上·重庆·阶段检测）“煮酒论英雄”是《三国演义》中的著名典故。东汉时期，人们喜欢将米酒加热后饮用，这种方式是通过______（选填“做功”或“热传递”）的方式来改变“酒”的内能。米酒的比热容约为，将一壶米酒（1kg）从0℃加热至50℃，米酒至少需要吸收______J热量。酒的主要成分是乙醇，将一定比例的乙醇和汽油混合，可以制成车用乙醇汽油。已知乙醇汽油的热值为，一台单缸四冲程汽油机飞轮每秒转动60转，使用乙醇汽油时单次做功冲程喷油kg，该汽油机的热效率为40%，则该汽油机的每秒输出机械能______J。 【答案】 热传递 2×105 1.2×104 【详解】[1]人们喜欢将米酒加热后饮用，加热米酒时，米酒吸收热量温度升高内能增大，通过热传递的方式改变米酒的内能。 [2]由可得，米酒吸收的热量为 [3]单缸四冲程汽油机飞轮每两转完成一个工作循环（含一次做功冲程），每秒60转对应30次做功冲程。每秒喷油量为 由可得，每秒放出的热量为 由可得，该汽油机的每秒输出机械能为 22．（25-26九年级上·四川遂宁·阶段检测）质量和初温都相同的铁块和铜块，分别________（选填“吸收”或“放出”）相同的热量后立即接触，热量由铁传给铜。两台汽油机，相同时间内甲做的有用功是乙的1.5倍，甲的效率是25%，乙的效率是30%，那么甲与乙消耗的汽油的质量之比是________。 【答案】 放出 9∶5 【详解】[1]铁块和铜块质量和初温都相同，因为铁的比热容比铜的比热容大，放出相同的热量后，由可知，铜块的温度降低的多，末温低，铁块温度降低的少，末温高，接触后热量由铁传给铜。 [2]两台汽油机，相同时间内甲做的有用功是乙的1.5倍，甲的效率是25%，乙的效率是30%，由得，甲与乙消耗的汽油完全燃烧释放的热量比为 根据可得，由于燃料都是汽油，所以甲与乙消耗的汽油的质量之比是9∶5。 23．（25-26九年级上·四川达州·阶段检测）某单缸四冲程汽油机每秒完成120个冲程，则飞轮转速为____ r/min，每个冲程活塞移动行程为0.1m，做功冲程中气缸内燃气的平均推力为300N，汽油机的功率为____W；若该汽油机的效率为30%，消耗100g汽油，对外做功 ____J。 （q汽油=4.6×107J/kg） 【答案】 3600 900 1.38×106 【详解】[1]四冲程汽油机一个工作循环包括四个冲程，飞轮转2圈，对外做功1次。若每秒完成120个冲程，就完成30个工作循环，飞轮转60圈，则1min飞轮转3600圈，即飞轮的转速为3600 r/min。 [2]一个工作循环对外做功一次，每秒完成30个工作循环，所以每秒对外做功30次。每次做功冲程中，燃气对活塞做的功 每秒做的总功 根据功率公式，可得汽油机的功率 [3]汽油完全燃烧放出的热量 由可得，汽油机对外做功 24．（2026·四川南充·模拟预测）在完全隔热的装置中，同一酒精灯给100g水和100g某种油加热，其温度随时间的变化关系如图所示，那么100g油每分钟吸收的热量是________J。如果在此过程中每分钟需要完全燃烧热值为的酒精0.07g，根据图像可估算出，此过程中热效率是________。【已知水的比热容为】 【答案】 1050 50% 【详解】[1]同一酒精灯相同时间内产生的热量相等，由图可知12min内油吸收的热量等于水吸收的热量，即 100g油每分钟吸收的热量是 [2]酒精燃烧释放的热量为 此过程中的热效率 25．（24-25九年级上·广东江门·期末）汽油机工作时，汽油必须和吸进的空气成适当的比例，才能形成可以有效燃烧的混合气体，这就是空燃比（混合气体中空气质量与燃油质量之比），某厂家生产的四缸发动机总排量为2.0L，空燃比为14:1，混合气体的密度为，则发动机做功一次，燃料完全燃烧放出的热量为__________J（汽油的热值为），当发动机转速为时，此发动机的输出功率为90kW，该发动机每秒做功__________次，发动机的效率为__________（百分比保留两位小数）。 【答案】 100 39.13% 【详解】[1]发动机的总排量是指所有气缸工作容积之和。在吸气冲程，每个缸吸入混合气体的体积等于该缸的工作容积。所以每个做功冲程燃烧的混合气体体积等于一个缸的排量。该发动机总排量为2.0L，这是所有气缸的总排量。则每个缸的排量是 混合气体的密度为，则每个缸的混合气体的质量 空燃比为14:1，则每个缸的燃料质量为 则发动机做功一次，燃料完全燃烧放出的热量为 [2]对于单缸四冲程汽油机，曲轴每转两圈做功一次。所以对于四缸汽油机，曲轴每转两圈，四个缸各做功一次，所以总共做功4次，即四缸发动机曲轴每转2圈，对外做功4次。当发动机转速为，则每秒钟该发动机对外做功次为。 [3]该发动机的输出功率为 则1s内发动机做功 该发动机每秒钟对外做功100次，则每秒燃料完全燃烧放出的总热量 故发动机的效率为 26．（24-25九年级上·江苏泰州·期中）图甲中气球在放气时，它喷气的嘴部温度和原来相比_________（变高/变低/没有变化），此过程发生的能量转化与图乙中的内燃机在_________（A/B）图所示过程的能量转化是一致的。某汽车四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中每次做功400J，则每秒钟对外做功_________J。若汽油燃烧不充分，汽油的热值将_________（变大/变小/不变）。若每辆汽车每年消耗汽油1.86t，汽车内燃机的效率平均取值30%。如果能把内燃机效率提高1%，一辆汽车每年可以节约_________L汽油。（） 【答案】 降低 A 不变 75 【详解】[1]膨胀的气体对外做功，内能转化为机械能，内能减小，温度降低。 [2]此过程发生的能量转化是内能转化为机械能，图乙中的内燃机A是做功冲程，进气门、排气门关闭，高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，B图是进气门、排气门关闭，压缩气体，对气体做功，将机械能转化为内能。 [3]某汽车四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中每次做功400J，则每秒钟对外做功 每秒钟飞轮转了50r，一个工作循环，四个冲程，飞轮转两圈，对外做功一次，故每秒钟飞轮转了50r，一共25个工作循环，对外做功25次。若气缸在做功冲程中每次做功400J，则每秒钟对外做功 [4]热值是热量完全燃烧放出的热量与质量之比，热值与种类有关，与燃烧充分程度无关，若汽油燃烧不充分，汽油的热值将不变。 [5]若每辆汽车每年消耗汽油1.86t，汽车内燃机的效率平均取值30%，则获得的机械能为 如果能把内燃机效率提高1%，获得相同的机械能，所需汽油完全燃烧放出的热量为 一辆汽车所需的汽油质量为 一辆汽车每年节约的汽油质量为 一辆汽车每年节约的汽油体积为 27．（25-26九年级上·陕西西安·期中）小明的爸爸驾驶一辆质量为1200 kg的汽车从西安前往重庆，途径汉中。已知西安到汉中的路程为300 km，汉中到重庆的路程为450 km。汽车在公路上以90 km/h的速度匀速行驶，汽车发动机的功率恒为15kW。汽油的热值为 4.0×107J/kg 。试求： (1)汽车从西安到汉中过程中，牵引力所做的功。 (2)若从西安到汉中消耗了15kg汽油，则汽车发动机的效率是多少？ (3)若发动机效率不变，从西安出发前油箱中有30kg汽油，则汽车到达汉中后，是否需要中途加油才能到达重庆？如果需要，至少需要加多少kg汽油？ 【答案】(1) (2) (3)需要加油，至少加汽油。 【详解】（1）汽车匀速行驶，发动机功率恒定。功率 时间 牵引力做功 （2）15kg汽油总完全燃烧放出热量 发动机效率 （3）由于汽车匀速行驶，且发动机输出功率恒定，则牵引力恒定，因此牵引力所做的功（有用功）与路程成正比，又因发动机效率不变，故汽油消耗质量与路程成正比。西安到汉中路程 ，消耗汽油。汉中到重庆路程 ，需消耗汽油 出发前油箱有汽油，到汉中后剩余汽油为 需要汽油能到达重庆，因此需要加油。至少加油量为 28．（25-26九年级上·山东青岛·期中）油电混合动力汽车是新型节能汽车。这种汽车高速行驶时，内燃机启动，既向车轮输送能量也给动力蓄电池组充电。已知某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池可储存的最大电能是1.0×108J。测试人员驾驶该车在平直公路上以70km/h的测试车速匀速行驶24min，内燃机消耗燃油2kg，蓄电池组的电能增加了最大电能的10%，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。则： (1)该汽车测试行驶中消耗的燃油完全燃烧放出多少热量？（燃油的热值为4.6×107J/kg） (2)该汽车测试行驶中牵引力做了多少功？ (3)该汽车内燃机的效率是多大？ 【答案】(1)9.2×107J (2)2.1×107J (3)33.70% 【分析】根据热量公式和来求内燃机的效率。 【详解】（1）燃油完全燃烧放出的热量 （2）汽车匀速行驶，所以牵引力等于阻力，由图像可知，当车速时，所以，汽车的牵引力 汽车行驶的时间 汽车行驶的路程 牵引力做的功 （3）内燃机输出的有用能量包括牵引力做的功和蓄电池增加的电能，蓄电池增加的电能 内燃机输出的总有用能量 内燃机的效率 29．（25-26九年级上·四川资阳·期中）7月9日，2015年第七届呼和浩特国际汽车展览会在呼和浩特国际会展中心开幕，众多炫酷车型在此次展会上精彩亮相。某人为了测试汽车发动机的效率，开车以60km/h的平均速度行驶了120km，用去汽油25L，已知汽油的密度为0.7×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg，发动机的功率为32.2kW，则该汽车发动机的效率？ 【答案】28.8% 【详解】汽油体积 密度 汽油的质量 汽油完全燃烧放出的热量为 汽车行驶时间 发动机做的有用功 该汽车发动机的效率为 30．（25-26九年级上·辽宁鞍山·阶段检测）小张同学在家里试验用固体酒精烧水，他将10kg的水从加热到。已知固体酒精的热值为，水的比热容是，煤油的比热容是。 (1)求在这一过程中水吸收的热量； (2)若固体酒精加热水时有30%的能量损失了，则在此次烧水过程中实际使用的固体酒精的质量是多少kg？ (3)若水吸收的热量全部被煤油吸收且使煤油温度升高了，求煤油的质量； (4)在标准大气压下，若初温、质量相同的水吸收的热量，求水的末温。 【答案】(1) (2)0.1kg (3)20kg (4)100℃ 【分析】计算水的末温时，要考虑标准大气压下水的沸点限制，水沸腾后温度保持不变。 【详解】（1）水的温度变化量 水吸收的热量 （2）30%能量损失说明水吸收的热量占固体酒精完全燃烧释放总能量的比例为 因此酒精完全燃烧的总放热，结合燃料放热公式可得，酒精质量 （3）由题意可知煤油吸收的热量等于水吸收的热量，即 利用吸热公式变形得 （4）由吸热公式计算理论升温量 理论末温为 但标准大气压下水的沸点为100℃，水沸腾时持续吸热但温度保持不变，因此水的实际末温为100℃。 31．（25-26九年级上·辽宁铁岭·期中）小红在家利用燃气灶加热，完成了冰的熔化实验，并绘制了冰熔化时温度随时间的变化的关系图。实验时，冰的质量为0.5kg，相同时间内水和冰吸收的热量相同，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），求： (1)CD段水吸收的热量； (2)冰的比热容； (3)若加热35min共消耗了的天然气，求该燃气灶的效率。（天然气的热值为8.4×107J/m3） (4)燃气灶的效率是否与燃料的热值有关？ 【答案】(1)2.1×104J (2)2.1×103J/（kg•℃） (3)50% (4)加热效率与热值无关 【详解】（1）由图像可知，水吸收的热量为 （2）由题意可知，燃气灶在相同时间内提供的热量相同，即加热功率恒定。 由图像可知，AB段（冰的吸热升温）加热时间 CD段（水的吸热升温）加热时间 冰在AB段吸收的热量 由图像可知，冰的温度变化量 根据吸热公式，可得冰的比热容 （3）已知燃气灶在相同时间内提供的热量相同，由（2）可知每5min吸收的热量为，35min内吸收的总热量为 天然气完全燃烧放出的总热量为 该燃气灶的效率 （4）燃气灶的效率是指燃气完全燃烧放出的热量中有多少比例被有效利用，即被水或食物吸收，其计算公式为。这个比值主要由燃气灶本身的设计、制造工艺以及工作环境决定，而与所使用燃料的热值大小无关。燃料的热值只决定一定量燃料完全燃烧能放出多少热量，不影响热量传递的效率。 32．（25-26九年级上·湖北咸宁·期末）燃气热水器是一种方便、快捷且不受天气影响的洗浴设备。如图为梓康家的燃气热水器结构和工作原理示意图。热水器工作时，燃气在燃烧器内燃烧，产生约1700℃的高温烟气，高温烟气上升，流经热交换器，将从A点处流入热交换器的冷水加热，产生的热水从B点处源源不断流出热交换器，低温烟气从排烟管排出。该燃气热水器的部分技术参数如右表，其中“额定耗气量”的含义是：热水器正常工作1h消耗的燃气体积。[已知，] 所用燃气 天然气 热值 额定耗气量 (1)该热水器正常工作时，热水产出率为12L/min（即热水器正常工作时，每分钟使水温升高25℃时的出水体积），求1min内水吸收的热量。 (2)求热水器正常工作1h燃气燃烧放出的热量。 (3)梓康有次洗浴，设定热水管出水温度为45℃，测得冷水管进水温度为15℃，热水器正常工作用时15min（已知热水器效率为70%，热水器效率指水吸收的热量与燃气燃烧放出的热量之比），则该过程热水器每分钟流出水的质量为多少kg？ 【答案】(1) (2) (3)10kg 【详解】（1）1min出水的体积为 出水的质量为 水吸收的热量为 （2）热水器正常工作1h燃气燃烧放出的热量 （3）15min燃气燃烧放出的热量 水吸收的热量 水升高的温度为 热水器正常工作15min时水的总质量为 每分钟出水质量 ▌题型05 提高热机效率的方法与环保应用 1. 核心知识 （1）减少各种热损失：改进燃烧技术，使燃料充分燃烧；加装保温层，减少散热损失。 （2）减少机械摩擦：保持良好的润滑，减小运动部件之间的摩擦，从而减少因克服摩擦做功而消耗的能量。 （3）利用废气能量：通过涡轮增压等技术回收部分废气能量，或采用热电联产等方式提高能源综合利用率。 2. 解题技巧 （1）答题要点化：在回答“如何提高热机效率”的简答题时，应从“燃烧充分”、“减少散热”、“减少摩擦”、“废气利用”四个维度分点作答，条理清晰。 （2）环保关联：将提高效率与环境保护相结合。提高热机效率意味着在输出相同有用功的情况下，消耗的燃料更少，从而减少二氧化碳、二氧化硫等有害气体的排放，有助于缓解温室效应和酸雨问题。 （3）新技术应用：了解并识记当前提高热机效率的前沿技术，如混合动力技术、启停系统、轻量化材料应用等，这些常作为背景材料出现在现代科技类试题中。 33．提高热机效率能缓解能源紧缺问题。下列关于热机效率的说法中，正确的是（ ） A．热机效率高，就没有环境污染 B．柴油机的效率一般低于汽油机的效率 C．减少内部部件间的摩擦可提高热机效率 D．使用有热机的新能源汽车，热机效率可达到100% 【答案】C 【详解】A．热机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，热机效率高只能说明有用功占比高，但热机工作时仍会有废气等产生，还是会有环境污染，故A错误； B．柴油机的压缩比更大，燃料燃烧更充分，所以柴油机的效率一般高于汽油机的效率，故B错误； C．减少内部部件间的摩擦，可以减少额外功的消耗，从而提高用来做有用功的能量占比，即提高热机效率，故C正确； D．热机在工作过程中，不可避免地要克服机械部件间的摩擦做额外功，同时废气也会带走一部分能量，所以热机效率不可能达到100%，故D错误。 故选C。 34．涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轴发动机，其大致工作过程是：空气通过进气道进入压气机，被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动力。该发动机工作过程中的相关说法错误的是（     ） A．燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机效率越高 B．燃料和压缩空气混合后，燃料的热值不变 C．压气机压缩空气，通过做功改变空气的内能 D．高温高压气体含有的热量很多 【答案】D 【详解】A. 热机效率，燃料燃烧越充分，相同质量燃料释放的总能量中可被有效利用的部分占比越大，发动机效率越高，故A正确； B. 热值是燃料的固有属性，仅与燃料种类有关，与是否和空气混合无关，故B正确； C. 压气机压缩空气时对空气做功，将机械能转化为空气的内能，是通过做功的方式改变物体内能，故C正确； D.热量是热传递过程中传递的内能，是一个过程量，不是状态量。物体可以含有内能，但不能说“含有热量”，故D错误。 本题选择描述错误选项，故选D。 35．（25-26九年级上·辽宁鞍山·阶段检测）如图所示，图甲为四冲程汽油机的一个冲程，图乙为该汽油机燃料燃烧后的能量转化比例图。下列说法正确的是（     ） A．该汽油机的效率为70% B．汽油机吸气冲程吸入汽缸的物质仅有空气 C．甲图的冲程使汽车获得动力，将内能转化为机械能 D．相同时间内燃烧汽油质量越大，热机效率越高，但热机效率与功率无关 【答案】C 【详解】A． 由图乙可知，热机效率 ，故A错误； B．汽油机吸气冲程吸入汽缸的是汽油和空气的混合物，故B错误； C．甲图进气门和排气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程，将内能转化为机械能，使汽车获得动力，故C正确； D．汽油机的效率取决于能量转化的比例，由图乙可知，汽油机的效率跟废气带走的能量、直接散失的能量、机械摩擦损失的能量都有关系，与汽油机的工作时间、燃烧汽油的质量无关，故D错误。 故选C。 36．（2026·湖南娄底·三模）汽油机是燃油汽车的动力来源之一。如图所示是某台汽油机工作时的能量数据，图中燃料完全燃烧释放的能量为__________J。若汽油的热值为，则该工作过程中消耗的汽油质量为__________kg。 【答案】 【详解】由图可知损失的能量，有用的机械能为，燃料完全燃烧释放的能量为 该过程消耗的汽油质量为 37．（25-26九年级上·河北邢台·阶段检测）如图甲所示的某国产摩托车的发动机是一台单缸四冲程汽油机，汽油机工作时能量流向如图乙所示，该汽油机的效率为________，完全燃烧40g汽油（热值为）输出的有用功是________J。根据能量流向图，请你写出一种提高热机效率的方法：________。 【答案】 25% 各零件之间保证良好的润滑以减小摩擦 【详解】[1]从内燃机的能量流向图可知，汽油机的效率为 [2]完全燃烧40g汽油放出的热量 输出的有用功 [3]要提高效率，首先使燃料充分燃烧，然后减少废气带走的能量或各零件之间保证良好的润滑以减小摩擦，提高其利用率。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 14.3 热机的效率·参考答案 ▌题型01 燃料的热值概念理解与特性辨析 1．A 2．D 3．D 4．1kg燃料油在完全燃烧时放出的热量是 ▌题型02 燃料热值基础计算（固体、液体、气体燃料） 5．A 6．A 7．AC 8． 0.02 3 9． 10． 11． 不变 12． ▌题型03 热机效率概念、影响因素与误区判断 13．B 14．B 15． 做有用功 ▌题型04 热机效率综合计算题（吸热、放热、效率结合） 16．C 17．B 18．C 19．C 20．/540000 21． 热传递 2×105 1.2×104 22．放出 9∶5 23．3600 900 1.38×106 24． 1050 50% 25． 100 39.13% 26． 降低 A 不变 75 27．(1) (2) (3)需要加油，至少加汽油。 【详解】（1）汽车匀速行驶，发动机功率恒定。功率 时间 牵引力做功 （2）15kg汽油总完全燃烧放出热量 发动机效率 （3）由于汽车匀速行驶，且发动机输出功率恒定，则牵引力恒定，因此牵引力所做的功（有用功）与路程成正比，又因发动机效率不变，故汽油消耗质量与路程成正比。西安到汉中路程 ，消耗汽油。汉中到重庆路程 ，需消耗汽油 出发前油箱有汽油，到汉中后剩余汽油为 需要汽油能到达重庆，因此需要加油。至少加油量为 28．(1)9.2×107J (2)2.1×107J (3)33.70% 【分析】根据热量公式和来求内燃机的效率。 【详解】（1）燃油完全燃烧放出的热量 （2）汽车匀速行驶，所以牵引力等于阻力，由图像可知，当车速时，所以，汽车的牵引力 汽车行驶的时间 汽车行驶的路程 牵引力做的功 （3）内燃机输出的有用能量包括牵引力做的功和蓄电池增加的电能，蓄电池增加的电能 内燃机输出的总有用能量 内燃机的效率 29．28.8% 【详解】汽油体积 密度 汽油的质量 汽油完全燃烧放出的热量为 汽车行驶时间 发动机做的有用功 该汽车发动机的效率为 30．(1) (2)0.1kg (3)20kg (4)100℃ 【分析】计算水的末温时，要考虑标准大气压下水的沸点限制，水沸腾后温度保持不变。 【详解】（1）水的温度变化量 水吸收的热量 （2）30%能量损失说明水吸收的热量占固体酒精完全燃烧释放总能量的比例为 因此酒精完全燃烧的总放热，结合燃料放热公式可得，酒精质量 （3）由题意可知煤油吸收的热量等于水吸收的热量，即 利用吸热公式变形得 （4）由吸热公式计算理论升温量 理论末温为 但标准大气压下水的沸点为100℃，水沸腾时持续吸热但温度保持不变，因此水的实际末温为100℃。 31．(1)2.1×104J (2)2.1×103J/（kg•℃） (3)50% (4)加热效率与热值无关 【详解】（1）由图像可知，水吸收的热量为 （2）由题意可知，燃气灶在相同时间内提供的热量相同，即加热功率恒定。 由图像可知，AB段（冰的吸热升温）加热时间 CD段（水的吸热升温）加热时间 冰在AB段吸收的热量 由图像可知，冰的温度变化量 根据吸热公式，可得冰的比热容 （3）已知燃气灶在相同时间内提供的热量相同，由（2）可知每5min吸收的热量为，35min内吸收的总热量为 天然气完全燃烧放出的总热量为 该燃气灶的效率 （4）燃气灶的效率是指燃气完全燃烧放出的热量中有多少比例被有效利用，即被水或食物吸收，其计算公式为。这个比值主要由燃气灶本身的设计、制造工艺以及工作环境决定，而与所使用燃料的热值大小无关。燃料的热值只决定一定量燃料完全燃烧能放出多少热量，不影响热量传递的效率。 32．(1) (2) (3)10kg 【详解】（1）1min出水的体积为 出水的质量为 水吸收的热量为 （2）热水器正常工作1h燃气燃烧放出的热量 （3）15min燃气燃烧放出的热量 水吸收的热量 水升高的温度为 热水器正常工作15min时水的总质量为 每分钟出水质量 ▌题型05 提高热机效率的方法与环保应用 33．C 34．D 35．C 36． 37． 25% 各零件之间保证良好的润滑以减小摩擦 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $