热学效率 计算专题训练 2026-2027学年人教版九年级上学期物理

九年级物理热学计算专题 一、燃料利用率计算 1．天然气灶使用方便、经济环保。在一个标准大气压下，天然气灶将一壶质量为2kg，温度为20℃的水加热至沸腾，大约需要消耗0.032m3天然气，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为3.5×107J/m3。求： (1)水吸收的热量； (2)天然气完全燃烧放出的热量； (3)该天然气灶能量转化的效率是多少。 2．2025年家庭节能已进入“主动优化”时代，小明跟着爸妈参与“节约小卫士”实践活动，正用家用能源管理系统（HEMS）监测煤气灶烧水的能耗数据。他发现自家煤气热值为1.26×107J/m3，本次烧水消耗了0.2m3煤气，还观察到蓝色火焰正高效传递热量（火焰越蓝，说明燃烧越充分，热效率越高）。请你和小明一起算算这些能量账： (1)完全燃烧这些煤气放出的热量； (2)若这些热量的50%被水吸收（煤气灶热量转化存在损耗），求水吸收的热量； (3)水吸收的这些热量能使质量为10kg水升高的温度。（水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）） 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．某同学随家人户外露营时用酒精炉给10kg的水加热，同时他绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了0.2kg的酒精，水的比热容为，酒精的热值约为。求： (1)酒精完全燃烧产生的热量； (2)经过6min时间加热，水所吸收的热量； (3)酒精炉烧水时的热效率； (4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧煤气的质量。（煤气的热值为，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收） 5．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？ 6．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。 二、热机的效率计算 7．随着人们生活水平的提高。轿车已逐步进入我国普通百姓家中。已知某国产轿车每行驶100km消耗10kg汽油，汽油的热值为。则 (1)该汽车行驶100km汽油燃烧放出的热量是多少J？ (2)当该汽车以30000W的功率在平直公路上以20m/s的速度匀速行驶时，它所受到的阻力等于多少N？ (3)汽车发动机的效率是多少？（除不尽保留整数） 8．如图所示是阅兵式，我国自主研发的无侦无人机，具备全球唯一的专业电子战能力，最大起飞质量，最大航程，水平飞行过程中所受的阻力与速度的关系如表所示。当它以最大起飞质量静止在地面上时，轮胎与地面的总接触面积约为。 速度 100 150 200 300 阻力/N 500 1125 2000 4500 (1)该无人机以的速度水平匀速飞行时，发动机的输出功率是多少； (2)该无人机最大载油量为，若在油箱中加满燃油（假设燃料完全燃烧），并以的速度水平飞行达到它的最大航程，该机发动机的效率至少为多大（，g取）。 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．据统计，每燃烧燃油约排放二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标，氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大，使用氢燃料电池的交通工具不断丰富，其应用流程如下。 (1)氢燃料电池将化学能直接转化为__________能。 (2)以氢燃料电池卡车为例，若卡车在水平路面上匀速行驶用时，功率为。求： ①卡车的行驶速度。 ②卡车所受牵引力。 ③与燃油卡车相比，氢燃料电池卡车行驶可减排二氧化碳的质量为多少？（燃油机的效率取，燃油的热值取） 11．一辆汽车在一段平直公路上匀速行驶了一段路程，消耗汽油（假设汽油完全燃烧），其能量流向如图所示。已知汽油的密度，汽油的热值。 (1)求在此过程中消耗的汽油完全燃烧放出的热量。 (2)求在此过程中该汽车发动机的效率。 (3)求在此过程中汽车输出的有用功。 (4)若利用汽油燃烧产生的热量烧水，将质量为20kg的水从20加热到100，求这些水吸收的热量。[] 12．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。 13．与传统能源相比，氢能源真正做到了零排放、零污染，是实现碳中和的重要支撑。某款用氢作燃料的公交客车，它的总质量为，车轮与地面的总接触面积为，该公交客车发动机的效率是，最高车速为。当其以的速度在平直公路上匀速直线行驶时受到的阻力为。（已知氢的热值为，g取）试问： (1)该车静止时对水平路面的压强为多少？ (2)该车以的速度匀速行驶时发动机的输出功率为多少？ (3)的氢燃料能使该车以的速度在平直公路上匀速直线行驶的路程为多少？ 三、综合能力提升 14．在比较“水和煤油谁吸热升温快”的过程中，某实验小组选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量都是200g、初温都是20℃的水和煤油加热。根据记录的数据绘制出水和煤油的温度随加热时间变化的图像如图所示。已知酒精的热值是，水的比热容是，加热时酒精灯平均每分钟消耗1g酒精。 (1)图中______（选填“a”或“b”）是水吸热升温的图像； (2)从开始加热到水开始沸腾，酒精放出多少热量？通过计算说明，这些热量都被水吸收了吗？加热的效率是多少？ (3)试求出煤油的比热容。 15．发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质，现代汽车主要分汽油和柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的汽缸。如图所示，是一辆以汽油为燃料的汽车，其内部发动机的相关数据如下表所示（“排气量”是指发动机气缸的工作容积；“空燃比”是指汽缸内空气和燃油的质量比）。在某次测试过程中，该汽车发动机以最大功率正常工作了。 内完成工作循环 2000次 汽缸内汽油和空气的混合气密度 排气量 1.5L 汽油热值 发动机最大功率 75kW 空燃比 14：1 (1)汽车完成测试后，油箱中剩余汽油的质量减小，热值___________（选填“变大”“不变”或“变小”）。 (2)测试过程中，消耗的汽油完全燃烧放出的热量是多少？ (3)测试过程中，汽车发动机的效率是多少？（结果精确至0.1%） (4)为减少能源消耗，保护环境，须合理利用能源。若每辆汽车每年消耗汽油，汽车发动机的效率平均值取35%，如果能把发动机效率提高5%，汽车数量按100万辆来计算，每年可以节约汽油多少t？ 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．(1) (2) (3)60% 【详解】（1）在一个标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温为100℃，加热至沸腾，水吸收的热量为 （2）天然气完全燃烧放出的热量为 （3）该天然气灶能量转化的效率 2．(1)2.52×106J (2)1.26×106J (3)30℃ 【详解】（1）完全燃烧放出的热量 （2）水吸收的热量 （3）水升高的温度为 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)42% (4)0.06kg 【详解】（1）酒精完全燃烧产生的热量 （2）由图像可知，水的初温，加热6min后末温，水吸收的热量 （3）酒精炉烧水的热效率 （4）由题意可知，煤气燃烧放出的热量全部被水吸收，即 由可得，完全燃烧煤气的质量 5．(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 6．(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℃。 7．(1) (2) 1500N (3) 33% 【详解】（1）由题意得，汽车行驶100km消耗汽油质量，根据燃料完全燃烧放热公式，汽油燃烧放出的热量 （2）因汽车匀速行驶，牵引力F与阻力f为平衡力，大小相等，根据功率公式，可得汽车受到的阻力 （3）汽车做的有用功 发动机效率 8．(1) (2) 【详解】（1）无人机以匀速飞行时，牵引力F和阻力f的大小相等，由表格数据可知此时阻力为，则牵引力为 发动机的输出功率 （2）发动机的有用功 燃油完全燃烧放出的热量 发动机的效率 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)电 (2)① ② ③ 【详解】（1）氢燃料电池工作时将化学能直接转化为电能。 （2）卡车水平路面匀速行驶72km用时1h，由速度公式得，卡车的行驶速度 卡车匀速行驶，已知功率为172kW，先统一单位： 由功率公式得牵引力 燃油卡车行驶72km时，做的有用功与氢燃料电池卡车相同，卡车行驶72km做的有用功 由热机效率公式得燃油完全燃烧放出的热量 由得所需燃油的质量 因每燃烧1kg燃油排放3.3kg二氧化碳，故减排二氧化碳质量 11．(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）消耗汽油的质量 则汽油完全燃烧放出的热量为 （2）由能流图能量占比关系可知，该汽车发动机的效率 （3）由热机效率关系可得，汽车输出的有用功 （4）水升高的温度 则水吸收的热量 12．(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 13．(1) (2) (3) 【详解】（1）该车对地面的压力等于它的重力为 该车对水平路面的压强 （2）该车以的速度匀速行驶时，牵引力等于阻力为 发动机的输出功率 （3）氢燃料完全燃烧放出的热量为 该车做的有用功为 该车以的速度在平直公路上可以匀速直线行驶的路程为 14．(1)b (2)；没有被水完全吸收；22.4% (3) 【分析】（1）本小问可利用图像得出两种液体的沸点，再进行判断。 （2）本小问先计算出消耗的酒精质量，再计算酒精完全燃烧时放出的热量、水吸收的热量，最后判断是否全部吸收、计算加热效率。 （3）本小问关键要利用相同时间内液体吸收的热量相等得出煤油吸收的热量，然后利用图像上得到的末温、初温，利用比热容计算公式计算出结果。 【详解】（1）由图像可知，a、b的沸点分别为210℃、100℃，100℃符合标准大气压下水的沸点，所以b是水。 （2）由图像可知，水从加热到沸腾用时10min，此过程中消耗的酒精 酒精完全燃烧放出的热量 此过程中水升高的温度 此过程中水吸收的热量 则有 所以酒精放出的热量没有被水完全吸收。 加热的效率 （3）加热10 min时，煤油吸收的热量 煤油的比热容 15．(1)不变 (2) (3) (4) 【详解】（1）热值是燃料本身的固有特性，热值大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，因此剩余汽油的热值不变。 （2）排气量 一次工作循环中，汽缸内混合气的总质量为 空燃比为，即空气质量与汽油质量比为，因此一次工作循环中汽油质量 1min完成2000次工作循环，总消耗汽油质量 汽油完全燃烧放出的热量 （3）发动机最大功率 工作时间 发动机做的有用功 发动机效率 （4）设汽车每年做的有用功为，汽油热值为，原效率，提高后效率 由可得：，化简得，每辆车每年节约汽油质量 100万辆汽车每年总共节约汽油 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 $