14.3热机的效率计算强化练习题 -2026-2027学年人教版物理九年级全一册

**基本信息** 聚焦热机效率计算，通过基础巩固、综合应用、拓展提升三层设计，实现从单一公式到跨情境综合应用的知识进阶，强化能量观念与科学推理能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础巩固（1-4题）|Q放、Q吸、效率基础计算|单一公式直接应用，如焦炭烧水、燃气热水器基础效率| |综合应用（5-8题）|多步骤计算、表格数据处理|结合实际场景（太阳能热水器、钻探船），整合密度、比热容知识| |拓展提升（9-12题）|跨知识点综合（功率、机械功、新能源）|联系科技前沿（氢能源车、机械狗），培养问题解决与创新思维|

14.3 热机的效率计算强化练习题 1．在一个标准大气压下，完全燃烧0.5kg焦炭，用来加热初温为60℃、体积为20L的水，这些热量的28%被水吸收。[q焦炭=3.0×107J/kg，ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg·℃）]求： (1)完全燃烧0.5kg焦炭放出的热量； (2)加热后水的末温； 2．十二月中旬，郑州的天气已经很冷，住在城中村的小文家采用了独立燃气小锅炉（如图所示）进行供暖。每天需要把质量为40kg，初温为20℃的水加热到70℃，这个过程共燃烧了0.2m3天然气（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为8.4×107J/m3，求： (1)水吸收的热量。 (2)天然气完全燃烧放出的热量。 (3)燃气小锅炉烧水时的效率。 (4)你认为天然气（假设天然气完全燃烧）燃烧放出的热量损失在哪些地方。（答出一条即可） 3．某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。标准气压下，水壶装入4L初温为25℃的水，用卡式炉加热至沸腾，（水的比热容为，水的密度为，丁烷的热值为4.8×107J/kg）。求： (1)壶中水的质量； (2)水吸收的热量； (3)若卡式炉的加热效率为70%，则需要消耗多少克的丁烷。 4．小华洗澡时，使用燃气热水器将质量为20 kg的水，温度从15 ℃加热到40 ℃，消耗了的天然气。已知：，。求： (1)水吸收的热量。 (2)天然气完全燃烧放出的热量。 (3)燃气热水器的效率。（计算结果保留整数） 5．小华家使用的燃气热水器的部分参数如表1所示，其中热效率模糊不清。已知当时自来水的温度为，燃气的热值为，，。求：（表1中“气量”是指燃气热水器正常工作1h消耗天然气的体积，“水量”是指燃气热水器正常工作1分钟流出热水的体积） 表1 输出热水温度 气量 水量 热效率 (1)使用燃气热水器烧水是通过______的方式改变水的内能。 (2)燃气热水器正常工作流出多少kg的热水？ (3)燃气热水器正常工作的加热效率是多少？（结果精确至） (4)太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，具有安全、节能、环保等优点，表2是某款太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息。如果燃气热水器正常工作10分钟水所吸收的热量由太阳能热水器提供，太阳能热水器需要在阳光下照射多长时间？ 表2 集热管数/支 吸热板面积 太阳辐射功率 能量转化效率 28 50 6．某种晶体在熔化时变成同温度的液体所吸收的热量与其质量的比值叫作这种晶体的熔化热，用字母表示。现将质量为初温为-20℃的冰，使用天然气灶加热，其温度随加热时间变化的关系图线如图所示。水的比热容为，天然气的热值为。若段冰熔化时消耗的天然气体积为，天然气灶效率为40%，求： (1)CD段水吸收的热量； (2)BC段冰熔化过程，消耗的天然气放出热量； (3)冰的熔化过程吸收的热量； (4)冰的熔化热。 7．某辆汽车的发动机效率是40%，这辆汽车在一次行驶中，消耗柴油。已知柴油的热值为，求： (1)柴油完全燃烧放出的热量是多少； (2)该过程发动机做了多少有用功？ 8．如图所示是我国深海“国之重器”——超深水大洋科考钻探船“梦想”号，它以重油为燃料，满载时排开水的质量为42600t。某次航行过程中，发动机输出的有用机械功，消耗重油。（重油的热值取） (1)重油完全燃烧放出的热量是多少？ (2)此次航行过程中，发动机的效率是多少？ 9．氢燃料是一种清洁、效率高的能源，目前合肥已有多批氢能源公交车投放使用。已知水的比热容，氢燃料的热值，求： (1)质量为的氢燃料完全燃烧放出的热量； (2)若这些热量恰好能供某氢能源公交车以的恒定功率匀速行驶，求该氢能源公交车的效率。 10．如图所示的机械狗在救援、安防、物流等方面有着重要的作用。为其提供动力的是CatC9燃油发动机。它在水平路上可以实现负重40kg。机械狗的运动利用了液压系统。为使用安全，机械狗的液压系统的液压油温度不能高于80℃。（燃油的热值为）求： (1)4kg的液压油温度升高60℃需要吸收的热量，则该液压油的比热容是多少？ (2)机械狗使用发动机消耗100kg的燃油能提供的有用功，该发动机的效率是多少？ 11．在城乡建设中，推土机发挥着巨大作用。右图为某型号履带式推土机，额定功率为。请回答并计算。 (1)当推土机在平直场地上以额定功率进行推土作业时，在1 min内匀速前进了120 m，求推土机受到的阻力。 (2)若推土机发动机的效率为40%，工作一段时间消耗柴油50 L，求此过程中推土机做的功。已知柴油的密度为，热值为。 12．如图-1所示，某品牌增程式电动汽车，是以电力驱动为主，燃油发电为辅的新能源汽车。其工作原理可概括为“电机直驱，燃油发电补能”，工作流程如图-2所示：当蓄电池电量充足时为纯电驱动模式，动力电池供电，由电动机直接驱动车轮，此时发动机不工作；当蓄电池电量降低到设定阈值时启动增程模式，增程器（由内燃机和发电机组成）发电为电动机直接供电，剩余电能存储至电池。某次测试中该汽车在“纯电模式”下匀速行驶15km，蓄电池储存的电量从30%减少至25%。已知汽车受到的阻力为500N，蓄电池容量为50kW·h，汽油热值为。求： (1)测试中，牵引力所做的功是多少？ (2)汽车的电驱综合效率η1是多少？（百分号前保留整数） (3)若启动增程模式完成上述测试，增程模式下测试的综合效率为35%（综合效率输出的有用能量/燃料完全燃烧放出的热量），该测试结束时，蓄电池电量增加了2%，则增程模式下，完成测试需消耗汽油多少升？（结果保留1位小数） 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．在一个标准大气压下，完全燃烧0.5kg焦炭，用来加热初温为60℃、体积为20L的水，这些热量的28%被水吸收。[q焦炭=3.0×107J/kg，ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg·℃）]求： (1)完全燃烧0.5kg焦炭放出的热量； (2)加热后水的末温； 2．十二月中旬，郑州的天气已经很冷，住在城中村的小文家采用了独立燃气小锅炉（如图所示）进行供暖。每天需要把质量为40kg，初温为20℃的水加热到70℃，这个过程共燃烧了0.2m3天然气（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为8.4×107J/m3，求： (1)水吸收的热量。 (2)天然气完全燃烧放出的热量。 (3)燃气小锅炉烧水时的效率。 (4)你认为天然气（假设天然气完全燃烧）燃烧放出的热量损失在哪些地方。（答出一条即可） 3．某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。标准气压下，水壶装入4L初温为25℃的水，用卡式炉加热至沸腾，（水的比热容为，水的密度为，丁烷的热值为4.8×107J/kg）。求： (1)壶中水的质量； (2)水吸收的热量； (3)若卡式炉的加热效率为70%，则需要消耗多少克的丁烷。 4．小华洗澡时，使用燃气热水器将质量为20 kg的水，温度从15 ℃加热到40 ℃，消耗了的天然气。已知：，。求： (1)水吸收的热量。 (2)天然气完全燃烧放出的热量。 (3)燃气热水器的效率。（计算结果保留整数） 5．小华家使用的燃气热水器的部分参数如表1所示，其中热效率模糊不清。已知当时自来水的温度为，燃气的热值为，，。求：（表1中“气量”是指燃气热水器正常工作1h消耗天然气的体积，“水量”是指燃气热水器正常工作1分钟流出热水的体积） 表1 输出热水温度 气量 水量 热效率 (1)使用燃气热水器烧水是通过______的方式改变水的内能。 (2)燃气热水器正常工作流出多少kg的热水？ (3)燃气热水器正常工作的加热效率是多少？（结果精确至） (4)太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，具有安全、节能、环保等优点，表2是某款太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息。如果燃气热水器正常工作10分钟水所吸收的热量由太阳能热水器提供，太阳能热水器需要在阳光下照射多长时间？ 表2 集热管数/支 吸热板面积 太阳辐射功率 能量转化效率 28 50 6．某种晶体在熔化时变成同温度的液体所吸收的热量与其质量的比值叫作这种晶体的熔化热，用字母表示。现将质量为初温为-20℃的冰，使用天然气灶加热，其温度随加热时间变化的关系图线如图所示。水的比热容为，天然气的热值为。若段冰熔化时消耗的天然气体积为，天然气灶效率为40%，求： (1)CD段水吸收的热量； (2)BC段冰熔化过程，消耗的天然气放出热量； (3)冰的熔化过程吸收的热量； (4)冰的熔化热。 7．某辆汽车的发动机效率是40%，这辆汽车在一次行驶中，消耗柴油。已知柴油的热值为，求： (1)柴油完全燃烧放出的热量是多少； (2)该过程发动机做了多少有用功？ 8．如图所示是我国深海“国之重器”——超深水大洋科考钻探船“梦想”号，它以重油为燃料，满载时排开水的质量为42600t。某次航行过程中，发动机输出的有用机械功，消耗重油。（重油的热值取） (1)重油完全燃烧放出的热量是多少？ (2)此次航行过程中，发动机的效率是多少？ 9．氢燃料是一种清洁、效率高的能源，目前合肥已有多批氢能源公交车投放使用。已知水的比热容，氢燃料的热值，求： (1)质量为的氢燃料完全燃烧放出的热量； (2)若这些热量恰好能供某氢能源公交车以的恒定功率匀速行驶，求该氢能源公交车的效率。 10．如图所示的机械狗在救援、安防、物流等方面有着重要的作用。为其提供动力的是CatC9燃油发动机。它在水平路上可以实现负重40kg。机械狗的运动利用了液压系统。为使用安全，机械狗的液压系统的液压油温度不能高于80℃。（燃油的热值为）求： (1)4kg的液压油温度升高60℃需要吸收的热量，则该液压油的比热容是多少？ (2)机械狗使用发动机消耗100kg的燃油能提供的有用功，该发动机的效率是多少？ 11．在城乡建设中，推土机发挥着巨大作用。右图为某型号履带式推土机，额定功率为。请回答并计算。 (1)当推土机在平直场地上以额定功率进行推土作业时，在1 min内匀速前进了120 m，求推土机受到的阻力。 (2)若推土机发动机的效率为40%，工作一段时间消耗柴油50 L，求此过程中推土机做的功。已知柴油的密度为，热值为。 12．如图-1所示，某品牌增程式电动汽车，是以电力驱动为主，燃油发电为辅的新能源汽车。其工作原理可概括为“电机直驱，燃油发电补能”，工作流程如图-2所示：当蓄电池电量充足时为纯电驱动模式，动力电池供电，由电动机直接驱动车轮，此时发动机不工作；当蓄电池电量降低到设定阈值时启动增程模式，增程器（由内燃机和发电机组成）发电为电动机直接供电，剩余电能存储至电池。某次测试中该汽车在“纯电模式”下匀速行驶15km，蓄电池储存的电量从30%减少至25%。已知汽车受到的阻力为500N，蓄电池容量为50kW·h，汽油热值为。求： (1)测试中，牵引力所做的功是多少？ (2)汽车的电驱综合效率η1是多少？（百分号前保留整数） (3)若启动增程模式完成上述测试，增程模式下测试的综合效率为35%（综合效率输出的有用能量/燃料完全燃烧放出的热量），该测试结束时，蓄电池电量增加了2%，则增程模式下，完成测试需消耗汽油多少升？（结果保留1位小数） 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 《2026年9月17日初中物理作业》参考答案 1．(1)(2) 【详解】（1）焦炭完全燃烧，放出的热量 （2）水的体积 水的质量 水吸收的热量 理论上水升高的温度 理论上水的末温 而标准大气压下水的沸点是100℃，水温最高不会超过沸点，所以水的末温为100℃。 2．(1)(2)(3)(4)烟气带走大量热量 【详解】（1）水吸收热量 （2）天然气完全燃烧放出的热量 （3）燃气小锅炉烧水时的效率 （4）然气燃烧放出的热量并没有全部被水吸收，常见损失途径有：烟气带走大量热量（燃烧产生的高温废气直接排向室外），锅炉外壳散热损失等。 3．(1)4kg(2)(3)37.5g 【详解】（1）水的体积，根据得，水的质量 （2）标准气压下，水的沸点为，水的初温，则水升高的温度 根据可得，水吸收的热量为 （3）得，丁烷完全燃烧放出的热量 由得，需要丁烷的质量 4．(1)(2)(3) 【详解】（1）水吸收的热量 （2）天然气完全燃烧放出的热量 （3）热水器效率 5．(1)热传递(2)50kg(3)(4)2h 【详解】（1）燃气热水器通过燃烧燃气释放热量，热量以热传递的方式传递给水，从而改变水的内能。 （2）正常工作 流出的总体积 水的质量 （3）水吸收的热量 消耗燃气体积 燃气完全燃烧放热   加热效率 （4）太阳能热水器吸热板面积 太阳辐射功率 能量转化效率 单位时间太阳能热水器接收的太阳能 太阳能热水器需要接收的总太阳能 所需时间 6．(1)(2)(3)(4) 【详解】（1）由质量属性可知，1kg的冰熔化成水的质量保持不变，故水的质量为1kg。 CD段水升高的温度为 吸收的热量为 （2）天然气放出热量为 （3）天然气灶效率为40%，则冰的熔化过程吸收的热量为 （4）由题意可知，冰的熔化热为 7．(1)(2) 【详解】（1）柴油完全燃烧放出的热量 （2）由可得，该过程发动机做的有用功 8．(1)(2) 【详解】（1）由题意得，重油完全燃烧放出的热量为 （2）由题意得，发动机的效率为 9．(1)(2) 【详解】（1）氢燃料完全燃烧，放出的热量为 （2）公交车恒定功率匀速行驶，行驶时间为 功率 则有用功为 公交车的效率为 10．(1)(2) 【详解】（1）由得，该液压油的比热容 （2）燃油完全燃烧放出的总热量为 发动机的效率为 11．(1)(2) 【详解】（1）推土机匀速前进的速度 根据，推土机工作时的牵引力为 因为推土机做匀速直线运动，处于平衡状态，受到的牵引力和阻力大小相等，方向相反。故推土机受到的阻力 （2）消耗柴油的体积 根据，消耗柴油的质量 柴油完全燃烧放出的总热量 根据 ，推土机做的功 12．(1)(2)83%(3)0.9L 【详解】（1）因为汽车做匀速直线运动，所以牵引力 牵引力所做的功为 （2）由题意可知，测试中蓄电池消耗的能量为 电驱综合效率 （3）由（1）知，增程模式下，完成相同测试，牵引力做的功，由题知，蓄电池增加的电量 输出的总有用功为 汽油燃烧放出的热量 消耗汽油的体积 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $