14.3 热机效率 计算专题练习 2026-2027学年人教版九年级物理全一册

**基本信息** 以效率公式为统领，按燃料加热、热机、太阳能三类场景系统编排，强化能量转化与效率计算的逻辑应用。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |燃料加热效率|3题|Q放=mq→Q吸=cmΔt→η=Q吸/Q放|从燃料化学能到水内能的转化，用效率公式连接总能量与有用能量| |热机效率|3题|Q放=mq→W=Pt/Fs→η=W/Q放|从燃料化学能到机械能的转化，结合功率/功公式计算有用能量| |太阳能热水器效率|3题|E=R·S·t→Q吸=cmΔt→η=Q吸/E|从太阳能到水内能的转化，通过辐射强度计算总能量|

热机效率的计算专题练习 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 热效率计算公式： 燃料加热效率 ( 、 、 ) 热机的效率 ( 、 、 ) 太阳能热水器效率 ( ) 类型一 燃料加热效率 1．已知某型号天然气灶的效率是60%，在某次烧水过程中燃烧了天然气。（天然气的热值为） (1)完全燃烧这些天然气能放热多少焦耳？ (2)水吸收了多少热量？ 2．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，水的初温为22℃，当水刚好烧开时，共消耗了的天然气，该燃气灶烧水的热效率为。 [水的比热容为，天然气的热值为]求： (1)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。 3．新型节能燃气灶能够提高热效率、减少能源消耗和环境污染。旧燃气灶将5kg的20℃的水加热到100℃，消耗了的天然气。天然气的热值，水的比热容J/（kg·℃）。 (1)求水吸收的热量； (2)假设的天然气完全燃烧，则燃气灶烧水的效率为多少？ (3)如果新型燃气灶的效率能够提升到70％，仍将5kg的20℃的水加热到100℃，可以节省多少天然气？ 类型二 热机的效率 4．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？ 5．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。 6．2025年3月，我国新型055驱逐舰到达南太平洋指定海域开展演习。据网络信息显示，055驱逐舰使用的是燃气轮机动力系统，燃料是柴油，最大航速60km/h。求： (1)若驱逐舰以36km/h的速度匀速航行时，动力推进系统的输出功率为4×107W，驱逐舰受到的牵引力是多少？ (2)驱逐舰以36km/h的速度匀速航行1小时，发动机做的有用功是多少？ (3)若发动机效率约为40%，驱逐舰以36 km/h的速度匀速航行1小时消耗柴油多少kg？（柴油的热值为4×107J/kg） (4)若上述柴油完全燃烧放出热量的14%被水吸收，可使初温为25℃，质量为2×106kg的水，温度升高多少？ 类型三 太阳能热水器效率 7． 学校淋浴用的简易太阳晒水箱内装20℃的水60kg，水箱玻璃盖的面积为0.84m2，从有关资料查得，地球上与光线垂直的表面接收太阳辐射能为7.56×104J/（min•m2）．这类水箱吸收太阳能的效率为50％，且水散热损失约为20％，若太阳光总能垂直射入玻璃盖，试计算4h后箱中的水的温度．[水的比热容为4.2×103 J/（kg•℃）] 8．太阳能热水器是一种常见的利用太阳能的装置。某品牌太阳能热水器，在晴天能接收到的太阳能平均辐射强度（用R表示）为R=300J/( m2·s)，它表示每平方米面积上一秒内接收到的太阳能为300J。该太阳能热水器集热管接收阳光照射时的有效面积为2m2，贮水箱中盛有100L的水。 (1)若在阳光下照射70min，所接收到的太阳能全部用来加热水，贮水箱中的水温可升高多少？[ ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)] (2)若需要使贮水箱的水从30℃升高到80℃，且此太阳能热水器的效率为30%，需要此太阳能热水器工作多少小时？（保留小数点后一位） 9．由于太阳能具有安全、清洁、方便等特点，使得人们越来越广泛地使用它．已知某太阳能热水器的水箱受太阳热辐射8.4×107 J，如果这些热量的50%被箱内200kg的水吸收，可使这些水的温度升高多少？（C水=4.2×103 J/（kg·℃） 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 《热机效率的计算专题练习》参考答案 1．(1) (2) 【详解】（1）天然气完全燃烧放出的热量 （2）由热效率公式，得水吸收的热量 2．(1) (2) (3) 【详解】（1）天然气完全燃烧放热 （2）由得水吸收的热量 （3）水升高的温度为 水烧开时的温度为 3．(1) (2) (3) 【详解】（1） 温度变化量 水吸收的热量     （2）天然气完全燃烧放出的热量    旧燃气灶的烧水效率 （3） 新型燃气灶需要天然气完全燃烧放出的热量      新型燃气灶需要完全燃烧的天然气体积    节省的天然气体积 4．(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 5．(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 6．(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）驱逐舰匀速航行的速度 由得，驱逐舰受到的牵引力是 （2）航行时间 有用功 （3）由得，需要柴油完全燃烧释放的热量 由得，消耗柴油的质量 （4）水吸收的热量 由得，水的温度升高 7．44.2℃ 【分析】太阳向地球辐射热量，辐射的热量没有全部被水吸收，吸收了50%，又损失了20%，也就是水吸收了太阳辐射热的50%的80%，列出等式求出水的温度变化量． 【详解】7.56J/（min•m2）表示每平方米的面积上，每分钟太阳辐射的热量为7.56所以0.84m2的面积上，4h太阳辐射到水箱处的能量：E＝7.56J/（min•m2）240min0.84m2, 水吸收的热量为：Q吸＝cmt＝60kg4.2J/（kg•℃）, Q吸＝E＝E，所以60kg×4.2×J/（kg•℃）×∆t＝7.56×J/（min•m2）×240min×0.84m220），所以＝24.2.4h后水箱中水的温度是t＝2024.2＝44.2． 8．(1)6℃ (2)32.4h 【详解】（1）水的体积 V=100L=0.1m3 水的质量 m=ρ水V=1.0×103kg/m3×0.1m3=100kg 由题意得，太阳能热水器接收到的太阳能 E=300J/(m2·s)×2m2×70×60s=2.52×106J 接收到的太阳能全部用来加热水，则 Q吸=E=2.52×106J 水温度可升高 （2）使水箱的水从30 ℃升高到80 ℃，水吸收的热量 Q吸1=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(80℃-30℃)=2.1×107J 此太阳能热水器效率为30%，即 Q吸1=E'×30%=2.1×107J 太阳能热水器接收到的太阳能 而 E'=300J/(m2·s)×2m2×t 则太阳能热水器需要工作的时间 9．50℃ 【详解】试题分析：知道太阳能热水器的效率、热水器接受的太阳能，可求水吸收的热量，知道水的质量、水的比热容，利用吸热公式计算水的末温． 水的质量是m=PV=1.0×103kg/m3×200×10-3m3=200kg 已知某太阳能热水器的水箱受太阳热辐射8.4×107 J，如果这些热量的50%被箱内200 L的水吸收，水吸收的热量是Q吸=50%×Q辐=50%×8.4×107 J=4.2×107 J 使这些水升高的温度是 ℃ 考点： 比热容 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 $