14.4 跨学科：热机效率和环境保护-【通成学典】2026-2027学年九年级全一册物理拔尖特训(沪科版·新教材)

升高的温度△t+奶=40℃一20℃=20℃，则牛奶吸收的热 量Qs=c牛奶m牛奶△t牛奶=4.2×10J/(kg·℃)×300× 103kg×20℃=2.52X101J;不计热损失，水放出的热量 Q拉=Q=2.52×10J,由图乙可知，水降低的温度△t* 80℃一40℃=40℃，由Q拉=cm△t可得，水的质量m水= Q拉 2.52×101J C*△本4.2X102J/(kg·℃)X40℃=0.15kg=150g。 13.解：(1)热水放出的热量Q数=cm1(t一t1),冷水吸 收的热量Qs=cm2(t,一t,'):热水放出的热量全部被冷 水吸收，所以Q拉=Qe,即4.2×103J/(kg·℃)×200× 103kg×(100℃一t1)=4.2X103J/(kg·℃)×300X 10-3kg×(t1一20℃)，解得t,=52℃(2)迅速将200g 室温矿泉水倒入该杯，摇一摇，矿泉水的温度可升至2，根 据(1)可知4.2×103J/(kg·℃)×300×103kg× (52℃-t2)=4.2×103J/(kg·℃)×200×103kg×(t2- 20℃)，解得t2=39.2℃ 第三节热机 1.A柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个 火花塞，故A说法不正确：柴油机采用压燃式点火，汽油机 采用点燃式点火，故B说法正确；汽油机与柴油机使用的 燃料不同，故C说法正确；汽油机吸入气缸里的是汽油和 空气的混合物，柴油机吸人气缸里的是空气，故D说法 正确。 2.化学内机械 〔解析)热机工作时需要燃料，即通过燃料燃烧将化学能转 化为内能，而后通过内能做功，即将内能转化为机械能。 3.(1)柴油机(2)空气(3)压缩机械内 〔解析)(1)由题知，内燃机的气缸顶端有喷油嘴，所以该 内燃机是柴油机。(2)柴油机的吸气冲程中吸入的是空 气。(3)图中的气门闭合、活塞向上运动，是压缩冲程；该 冲程中，将机械能转化为内能 4.B图甲中，进气门开启，活塞下行，气体和燃料流人气 缸，是吸气冲程；图乙中，两气门都关闭，活塞上行，气缸容 积变小，是压缩冲程；图丙中，排气门开启，活塞上行，气体 流出气缸，是排气冲程；图丁中，两气门都关闭，活塞下行， 气缸容积变大，是做功冲程。因此按吸气、压缩、做功、排气 顺序排列正确的是甲、乙、丁、丙。 5.C该发动机工作过程中，燃料燃烧将化学能转化为内 能，然后将内能转化为机身的机械能，使飞行器运动，故A 正确：空气涡轮喷气发动机工作时需要从外界空气中获得 足够的氧来助燃，外太空属于真空状态，该发动机不能在 大气层外工作，故B正确；空气涡轮喷气发动机工作时，吸 入的空气先被加热，再对外做功，气体温度先升高再降低， 故C错误：该发动机点火方式是点燃式，汽油机的点火方 式也是点燃式，该发动机点火方式与汽油机相同，故D 正确。 6.(1)降低减小(2)40排气 〔解析)(2)单缸六冲程内燃机一个工作循环中，有6个冲 程，飞轮转动3r,对外做功2次，若单缸六冲程内燃机飞轮 的转速是3600r/min,则每秒钟飞轮转动60r,对外做功 40次。 7.解：(1)F=pS=9.0×10°PaX30×101m=2.7X 103N(2)W=Fs=2.7×103N×50×103m=135J (3)1800r/min=30r/s,一个工作循环中飞轮转2r,做一 次功，所用时间1=品sP-W-1J-2025W 1 t 21 15s 8.C当太阳光照射时，化学反应室内发生化学反应，导致 室内气压增大，这时将化学能转化为机械能，从而推动活 塞移动，相当于汽油机的做功冲程。 9.(1)内机械降低(2)pS pSl S 〔解析)(1)内燃机的做功冲程是将内能转化为机械能，故 气体的内能减少.温度降低。(2②)由力一5得，活塞受到的 压力F=S,在做功冲程中，活塞移动的距离为1，发动机 的单缸排量V=S,燃气对活塞所做的功W=FL= Sl=pV。 第四节跨学科：热机效率和环境保护 1.D燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料是否燃烧 完全无关，故A错误，不符合题意；燃料的热值只与燃料的 种类有关，与燃料的质量无关，故B错误，不符合题意；燃 料释放出的热量与燃料是否完全燃烧、燃料的质量和热值 都有关，因此热值大的燃料不一定放出的热量就多，故C 错误，不符合题意；燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃 料的质量和体积无关，故D正确，符合题意。 2.D热机的效率是指热机所做有用功与燃料完全燃烧放 出热量的比值，效率高说明所做有用功与燃料完全燃烧放 出热量的比值大，当消耗相同的汽油时，甲的效率比乙高， 所以甲做的有用功比乙多，故选D。 3.C热机效率是指热机所做有用功与燃料完全燃烧放出 的热量的比值，与做功快慢无关，故A错误；热值是燃料的 一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料燃烧是否充分等 因素无关，故B错误；使燃料燃烧更充分，可以提高燃料的 利用率，提高热机的效率，故C正确；由热机效率的概念可 知，在做同样多的功的情况下，热机消耗燃料越少，效率越 高，但选项中未明确做功相同，因此效率不一定高，故D 错误。 4.1kg的汽油完全燃烧时放出的热量为4.6×10J 4.6×10°J 〔解析)汽油的热值为4.6×107J/kg,其热值的物理意义 为1kg的汽油完全燃烧时放出的热量为4.6×10J。10g 汽油完全燃烧时所产生的热量Q=mg=0.01kg×4.6× 10J/kg=4.6×10J. 5.D柴油机的效率比汽油机的效率高，主要是因为柴油 机在压缩冲程中，压缩的程度比汽油机大，燃烧更充分，燃 气产生的压强更大，温度更高。故选D。 6.A热机的大量使用，会造成噪声污染和空气污染，A 正确。 7.小于大于 C解析)由图可知，A、B质量相同时，QA<QB,根据g Q可得，g4<q,即A燃料的热值小于B燃料的热值：若 A、B燃料质量相等，且都完全燃烧，根据Q数=g可知， QA<QB,即B放出的热量大于A放出的热量。 8.1.05×1054.2×10 C解析)水吸收的热量Qs=c*=4.2X103(J/kg·℃)× 2kg×(75℃-25℃)=4.2X10J,根据一×100%可 知，天然气完全燃烧放出的热量Q,-Q=4.2X10」 40% 1.05×10小，则天然气的热值g=Q=1.05×10J V 0.025m° 4.2×107J/m3. 9.30%2.76×10 〔解析)热机效率是指用来做有用功的那部分能量和燃料 完全燃烧放出的能量之比，由图可知，输出有用功所占比 例为100%一33%一28%一9%=30%，即该热机的效率为 30%:这些燃油完全燃烧，释放的热量Q粒=Vg=2IX W 4.6X10J/1.=9.2X10J,由7Q。×100%得，牵引力做 的功W=Q数7=9.2×10J×30%=2.76×10J。 10.(1)B(2)质量质量(3)煤油(4)有热量损失 〔解析)(1)为了利用灯的外焰给烧杯充分加热，安装器材 时需要先固定B的位置，再调整A的位置。(2)为了保证 实验结论的可靠性，需要控制煤油和菜籽油的质量及烧杯 中水的质量和初温相同。(3)分析表格数据可知，图甲中 杯内水的温度升高得较多，即图甲中灯燃烧产生的热量 多，所以煤油的热值大。(4)由于给水加热时有热损失，因 此根据Qs=cm(t一t。)计算出水吸收的热量要比煤油完 全燃烧放出的热量小，利用这个热量计算出煤油的热值， 要比课本中给出的煤油热值偏小。 11.解：(1)这次行程行驶路程为700km,则消耗的汽油体 积V=4L/100km×700km=28L=2.8×101cm,汽油密 度p=0.75g/cm3,则这次行程消耗的汽油质量m=pV= 0.75g/cm3×2.8×10cm3=2.1×10g=21kg,消耗的汽 油完全燃烧能放出的热量Q数=mg=21kg×4.5× 10J/kg=9.45×10J(2)发动机的热机效率为46%， 则发动机牵引力做的有用功W有=Q放=46%×9.45× 10J=4.347×10°J,由W有=Fy可得，发动机产生的牵引 力F=W=4,347X10J=621N(3)消耗氢能源 700×103m 1.6kg放出的热量Q'=m'q室=1.6kg×1.4×10°J/kg= 2.24×10J,该车匀速行驶100km的路程时，做的有用功 W有'=F's'=1120N×100×103m=1.12×10J,则该氢 能源汽车的发动机效率)= 上有X100%-1.12X101 2.24×10°J 100%=50%,该氢能源汽车的发动机效率比该国产品牌汽 车高△7=7-7=50%-46%=4%；国家大力推广氢能源 汽车的意义是氢能源燃烧产物是水，对环境没有污染等合 理答案均可 专题特训三热学综合问题 1.D当将金属球放人甲容器中时，金属球放出的热量与 水吸收的热量相等，即Q全=Q水；设金属球的质量为m全、 比热容为c全，水的质量为m水、比热容为c水，则有c全m全· (60℃-50℃)=cm*(50℃-20℃)，化简得m本= Cm金 当将金属球放人乙容器中时，乙容器中的水放出日 量与金属球吸收的热量相等，即Q'=Q全'，由于甲、乙容 器中水的质量相等，又是同一个金属球，达到热平衡时两 者共同的温度为t,则有cm水·(70℃一t=c全m全(t一 50℃)，解得t=55℃，故D正确 2.大于小于 〔解析)由题意及热传递的条件可知，铜块温度升高了 21℃，铝块升高了18℃，故△1>△t相。甲容器中水放出 的热量Q,=Q氧=c水m*△t1=c水m水×(24℃一21℃) cm×21℃，乙容器中水放出的热量Q2=Q:= c水m*△t2=c本m水X(24℃一18℃)=cnaX18℃，m= m格，故由以上两式可得Q<Q侣，C精<C相。 3.C热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质 量和燃烧情况等无关，因此燃气燃烧不充分时，其热值不 变，故A错误：烧水所消耗的燃气V=245.10m3一 245.05m3=0.05m3,则消耗的燃气完全燃烧放出的热量 Q数=Vg=0.05m3×4.2×10J/m3=2.1×10J,故B错 误；壶中的水吸收的热量Qs=Q数=40%×2.1×10J= 8.4×10J,故C正确；在1个标准大气压下，水的沸点为拔尖特训·物理（沪科版）九年级 第四节 跨学科：热机效率和环境保护 一阶·基础通关 融通新授知识，夯实双基 1.[2025漳州期中]关于燃料的热值说法正确的是 () A.燃料燃烧得越完全，燃料的热值越大 B.燃料燃烧的质量越大，燃料的热值越大 C.燃料的热值越大，燃料释放出的热量越多 D.燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量和体积无关 2.甲、乙两台汽油机，甲的效率为35%，乙的效率为25%，这两个数据表示 () A.甲做的功比乙多 B.甲的功率比乙大 C.在相同时间内甲燃烧的汽油比乙多 D.消耗相同的汽油时，甲做的有用功比乙多 3.[2025河南省实验中学期中]关于热值和热机效率，下列说法正确的是 () A.热机做功越快效率越高 B.使燃料燃烧更充分，可以增大热值 C.使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率D.热机消耗燃料越少，效率越高 4.舒超势教材P3作业T6改编)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8L汽油，汽油的热值为4.6×10'J/kg,其热值的物理意义为 ,10g汽油完全燃烧时所产生的热量 是 月二阶·素能攀升 强化运用能力，提升素能▲ 5.柴油机的效率比汽油机的效率高，主要原因是 () A.柴油的热值比汽油的热值大 B.柴油机和汽油机的点火方式不同 C.汽油机的做功冲程用电火花点燃的方式，浪费了一部分能量 D.做功冲程中柴油机气缸内的燃气产生的压强和温度比汽油机里的高 6.下列关于热机和环境保护的说法中正确的是 A.热机的大量使用会造成环境污染 B.所有的热机都用汽油作为燃料 C.汽车排出的尾气都是有毒气体 D.热机所产生的噪声可以被热机上的消声器完全消除 Q/灯↑ 7.如图所示为A、B两种燃料完全燃烧释放的热量Q与其质量的关系图像， 从图中可看出A燃料的热值 B燃料的热值；同等质量的A、B燃料 A 完全燃烧，B放出的热量 A放出的热量。（选填“大于”“小于”或 0 m/kg “等于”) (第7题图) 8.[2026信阳期中]用天然气灶把2kg、初温为25℃的水烧到75℃，消耗了0.0253的天然气（假 设天然气完全燃烧)，已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，天然气灶烧水的效率为40%，则天 然气完全燃烧放出的热量为J,天然气的热值为 J/m3。 28 第十四章内能与热机 9.[2025河北期中]某品牌汽车燃油机的能量流程图如图所示，若汽车行驶过程中消耗燃油2L(燃 油的热值为4.6×10J/L),该热机的效率约为 ;假如这些燃油完全燃烧，牵引力做的功 是 J。 燃料释放的热量(100%) 温度计 温度计 废气(33%) 冷却水(28%) 出有用 摩擦与辐射(9%) 菜籽油 (第9题图) (第10题图) 10.[2026武威古浪期中]小明同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验，探究煤油和菜籽油 的热值大小。他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的实验装置，记录结果如表： 燃料 加热前水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃ 煤油 25 44 菜籽油 25 34 (1)在安装、调整实验器材时，应先调整、固定（图甲中） (选填“A”或“B”)的位置。 (2)为了保证实验结论的可靠性，小明在实验中应控制煤油和菜籽油的 相同，及水的初 温和 相同。 (3)通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油中，热值较大的是 (4)小明实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两灯中燃料的质量，并根据记录的数据，利用公 式Q吸=c(t一t。)计算出了水吸收的热量，然后再利用这个热量计算出煤油的热值，发现结果 与课本中给出的煤油热值相比偏小，你认为原因是 道三阶·思维拓展 深度探究创新拓展思维 11.2024年某国产品牌汽车面市，其油耗远远低于传统油车，且续航超过200 该款汽车加的是92号汽油，密度p=0.75g/cm3,热值q=4.5×10J/kg 显示，某次行驶路程为700km,全程平均油耗为4L/100km,平均速度为 (1)这次行程消耗的汽油完全燃烧能放出多少热量？ (2)若这个发动机的热机效率为46%。按照全程匀速行驶计算，发动机产生的牵引力为多少牛？ (3)氢能源被视为未来的理想清洁能源，工作人员在对某款氢能源汽车测试时发现，该车匀速行 驶100km的路程时，消耗氢能源1.6kg,若已知它前进的牵引力为1120N,则该氢能源汽车的 发动机效率比上述提及的国产品牌汽车高多少？简单说说国家大力推广氢能源汽车的意义。 (已知q氢=1.4×103J/kg) “答案与解析”见P12 29