10.5 调查燃料的利用及其对环境的影响 讲义 2026-2027学年物理北师大版（2024）九年级全一册

北师大版（2024）九年级全册10.5调查燃料的利用及其对环境的影响 【知识点1】热机效率公式的定性比较 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，叫做热机的效率，其表达式为：η=×100%． 考查热机效率公式的定性比较。 例：关于汽油机的效率，下列说法正确的是（　　） A.汽油机的效率越高，做的有用功越多 B.单位时间内耗费的汽油越少，效率一定越高 C.增加燃料的燃烧时间，可以提高热机效率 D.消耗相同的汽油，做的有用功越多，效率越高 分析：（1）（4）热机的效率等于有用功与燃料完全燃烧释放热量的比值，由这两个因素共同决定； （2）消耗的燃料少其实就是燃料释放热量少，但热机效率还与有用功有关； （3）热机效率与工作时间、热值大小或功率大小无关。 解析：解：AD、热机的效率η=可知，热机的效率由两个因素决定，正确说法应该是热机效率高，即消耗相同的燃料，热机做的有用功多，故A错误，D正确； B、热机单位时间内耗费的燃料少，如果做的有用功也非常少，那么热机效率也不一定高，故B错误； C、尽量减少热机内部各部件间的摩擦，减少能量损失，可以提高热机效率，而热机效率与工作时间、热值大小或功率大小无关，故C错误。 故选：D。 点评：本题考查热机、热值和效率的有关知识，综合性强，难度适中。 有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比越大时，热机的效率才会越大。 1.（2023秋•永善县期中）关于热机的效率，以下说法中正确的是（　　） A．热机做的有用功越多，效率就一定越高 B．热机的功率大，效率就一定高 C．热机在单位时间内耗费的燃料少，热机的效率就一定高 D．热机做的有用功占燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，热机的效率就越高 【知识点2】热机的效率的概念 定义：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，叫做热机的效率，其表达式为：η=×100%．由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1． 考查热机的效率，影响热机效率的因素，热机效率与功率的区别。 例：关于热机的效率，下列说法中正确的是（　　） A.热机做的有用功越多，效率就一定高 B.热机的功率大，效率就一定高 C.热机消耗的燃料越多，效率就一定高 D.以上说法都不正确 分析：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。功率是表示物体做功快慢的物理量。 解析：解：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。所以AC说法错误。 功率是物体做功快慢的物理量，与热机的效率的高低无关。所以B说法错误。 故选：D。 点评：此题主要考查了热机的效率以及影响热机效率的因素，并且考查了热机效率与功率的区别。 在对热机的效率进行辨析时，只有有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比越大时，热机的效率才会越大。 1.（2024秋•双峰县期末）如图所示是汽油机的一个冲程的示意图。下列关于热机的相关说法中，正确的是（　　） A．该冲程是压缩冲程，是依靠飞轮等部件的惯性完成的 B．柴油机的吸气冲程中，吸入汽缸的物质为空气和柴油的混合物 C．为了提高汽油机的热机效率，可以使用热值更大的汽油 D．汽油机的做功冲程中，汽油的化学能转化为燃气的内能，再转化为活塞的机械能 【知识点3】能源的利用和对环境的危害 任何一种能源的开发和利用都给环境造成了一定的影响．在诸多的能源中以不可再生能源引起的环境影响最为严重和显著，它们在开采、运输、加工、利用等环节都会对环境产生严重影响．它们给环境带来的问题主要有以下几方面： ①城市大气污染一次能源的使用过程中产生了大量的有害烟气，对人类的居住环境产生了很大的影响。另外形成有害的酸雨，降落下来对农作物、森林生态系统、和湖泊水库形成很大的危害 ②温室效应矿物燃料的燃烧产生大量的CO2，造成CO2积累，形成温室效应。 ③水体的热污染在人类使用燃料的时候，只有一小部分被充分利用，另外一大部分排放到水体中去，对水系统造成影响，打破水体系统的平衡。 ④固体废物矿质燃料的使用后会产生大量的废渣，废渣堆放占用土地，不能合理利用土地资源。核燃料的石油也会产生大量的堆积废渣，这些废渣产生大量的放射线，能够污染上百万年。 通常结合生活中常见的环境污染与能源的利用相结合出题，加重学生对环境污染的重视． 例：我国多个地区严重缺水，因此要保护水资源。下列做法中，可能会造成水体污染的是（　　） A.生活污水经处理后再排放 B.禁止含磷洗涤剂的使用 C.合理使用农药和化肥 D.在水库周边兴建造纸厂 分析：根据水的污染源分析判断有关的做法或措施。 解析：解：A、生活污水经处理后再排放，能防止水体的污染，故A不符合题意； B、禁止含磷洗涤剂的使用，能防止水体的污染，故B不符合题意； C、合理使用农药和化肥，能防止水体的污染，故C不符合题意； D、在水库周边兴建造纸厂，会造成水污染，故D符合题意。 故选：D。 点评：水是生命之源，人类的日常生活与工农业生产都离不开水。应加强有关水的组成、净化、保护等知识的学习。 ①多了解环境的污染源和防治措施，要培养环保意识和责任感． ②知道能量的利用能产生哪些污染． 1.（2023•雁塔区校级三模）学习了“能源与可持续发展”内容后，同学们就利用和开发能源问题展开了热烈讨论，提出了如下几条建议和设想，其中永远做不到的是（　　） A．尽快研究开发利用太阳能 B．研究如何使煤充分燃烧以减少热量损失的措施 C．研究一种既可以不消耗能源，又能不断对外做功的机器 D．用超导体送电，减少输电过程中能量损失，提高输电效率 2.（2023秋•海安市期中）下列做法会影响海安“全国文明城市”称号的是（　　） A．生活污水直接排入河流 B．加强对烟花爆竹燃放管理 C．鼓励工厂使用清洁能源 D．生产及生活垃圾分类放置 【知识点4】常见热机的效率 蒸汽机的效率：6%～15% 汽油机的效率：20%～30% 柴油机的效率：30%～45% 热机的效率总小于1． 主要考查热机的效率总小于1这个概念的理解。 例：下列关于热机的说法错误的是（　　） A.汽油机和柴油机都属于内燃机，它们在吸气冲程中，吸入的物质不同 B.蒸汽机的效率通常低于喷气发动机效率 C.在完全无摩擦的道路上，汽车发动机的效率可以达到100% D.热机的效率一定小于100% 分析：（1）在吸气冲程吸入的物质不同，汽油机吸入空气和汽油的混合物，柴油机吸入的只有空气； （2）在热机中，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫热机的效率； （3）任何机器的都不可避免的做额外功，效率不可能达到100%。解析：解：A、汽油机在吸气冲程中，吸入的是空气和汽油的混合物，而柴油机吸入的是空气，故A正确； B、喷气发动机中燃料的利用率要大于蒸汽机的燃料利用率，故B正确； C、在完全无摩擦的道路上，汽车发动机的效率可以提高，但不可能达到100%，故C错误； D、热机在工作时不可避免的有能量损失，而且要克服机械部件间的摩擦做额外功，效率一定小于100%，故D正确。 故选：C。 点评：本题综合考查了热机的效率，知道任何机器都不可避免的做额外功，效率不可能达到100%。 概念性知识，牢记即可。 1.（2024秋•凉州区校级期末）2024年4月20日，我国研制的全球首款本体热机效率达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。下列关于四冲程柴油机的说法错误的是（　　） A．给外界提供动力的是做功冲程 B．压缩冲程中通过做功的方式增加了汽缸内气体的内能 C．柴油机的热机效率不可能达到100% D．若该柴油机飞轮的转速为1800r/min,则柴油机在1s内对外做功30次 2.（2024秋•临沭县期中）下列关于热学和热机的相关知识说法正确的是（　　） A．一般情况下汽油机的效率比柴油机的高 B．燃料完全燃烧时热值较大，不完全燃烧时热值较小 C．冰熔化成水，它的质量不变，比热容变大 D．沿海地区的昼夜温差比内陆地区要小，是因为水的比热容比较小 【知识点5】热机的效率公式与计算 （1）定义：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，叫做热机的效率，其表达式为：η=×100%．由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1． （2）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是描述热机性能的一个重要指标。 热机效率会以条件出现，也会考查热机效率的计算，通常在综合计算中考查。 例：如图，是一台以柴油为动力的双履带消防机器人，质量为1000kg，静止时履带与地面接触总面积为0.4m2。在某段平直公路上，机器人以3m/s的速度匀速行驶3min，其受到的阻力为2000N，通过这段路程共消耗0.09kg柴油（q柴油=4.0×107J/kg；g取10N/kg）。求： （1）机器人3min通过的路程； （2）机器人静止时，对水平地面产生的压强； （3）机器人在这段路程中消耗柴油用于牵引力做功的效率。 分析：（1）利用速度计算公式求得机器人3min通过的路程； （2）利用G=mg可求出机器人的重力，在水平地面上，机器人对地面的压力等于机器人的重力，根据p=得到机器人静止在水平地面时对地面产生的压强； （3）根据题意和二力平衡条件求出机器人受到的牵引力，利用W=Fs求得牵引力做功，利用Q放=mq求得柴油燃烧放出的热量，进一步求得机器人在这段路程中消耗柴油用于牵引力做功的效率。 解析：解：（1）机器人3min通过的路程 s=vt=3m/s×3×60s=540m （2）机器人静止时对地面的压力 F=G=mg=1000kg×10N/kg=1×104N 对水平地面产生的压强 （3）机器人匀速行驶，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，牵引力的大小 F′=f=2000N 牵引力做的功 W=F′s=2000N×540m=1.08×106J 柴油完全燃烧释放的热量 Q放=mq=0.09kg×4.0×107J/kg=3.6×106J 牵引力做功的效率 答：（1）机器人3min通过的路程为540m； （2）机器人静止时，对水平地面产生的压强为2.5×104Pa； （3）机器人在这段路程中消耗柴油用于牵引力做功的效率为30%。点评：本题考查了速度公式、压强公式以及功率公式，注意当机器人匀速直线运动时，牵引力与阻力是一对平衡力。 对于热机效率可与机械效率进行对比理解，热机效率是衡量热机性能好坏的一个重要参数，要提高热机的效率就是要提高热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，并且热机的效率总小于1． 1.（2022秋•衡山县期末）为了提高热机效率，可采取的措施是（　　） A．采用热值高的燃料 B．降低热机功率 C．保证良好的润滑减少摩擦 D．提高热机功率 2.（2023秋•昭平县期中）为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是（　　） A．尽量增加热机的工作时间 B．尽量减少热机部件间的摩擦 C．尽量使燃料充分燃烧 D．尽量减少废气带走的热量 【知识点6】燃料热值的影响因素 燃料的热值与燃料的种类有关，‌而与燃料的质量、‌体积、‌是否完全燃烧以及燃料的状态（‌固态、‌液态或气态）‌无关。‌ 考查燃料只有燃料的种类有关，以概念辨析为主。 例：在一个标准大气压下使用煤气灶将2kg的水从20℃加热到100℃，此过程中水吸收的热量是______J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧______kg的煤气。未使用完的煤气的热值______（选填“变大”“变小”或“不变”）。（煤气的热值q煤气=4.2×107J/kg） 分析：根据Q吸=cmΔt求水吸收的热量； 不计热量损失，Q吸=Q放=mq计算需要完全燃烧煤气的质量； 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。 解析：解：水吸收的热量：Q吸=cm水Δt=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×105J； 不计热量损失，根据Q吸=Q放=mq，所以需要完全燃烧煤气的质量： m===0.016kg； 用煤气灶烧水的过程中，能量发生了转移，是通过热传递的方式使水的内能增加；热值是燃料的一种特性，未使用完的煤气的热值不变。 故答案为：6.72×105；0.016；不变。 点评：本题主要考查了吸热公式、燃料完全燃烧放热公式的应用以及热值概念的理解，有一定综合性，但难度不大。 燃料的热值是燃料的一种特性，‌反映了不同燃料在燃烧过程中化学能转化为内能的能力。‌热值是燃料本身的一种属性，‌不同燃料的热值一般不同。‌ 1.（2024秋•松山区期中）一支蜡烛在燃烧过程中，关于它的说法中正确的是（　　） A．蜡烛的质量不变、比热容变小 B．蜡烛的质量不变、热值不变 C．蜡烛的质量变小、比热容不变 D．蜡烛的质量变小、热值变小 2.（2024春•郧西县期中）如图，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被冲出，则（　　） A．管内水蒸气内能不变 B．管口出现的“白气”是水蒸气 C．管内水蒸气对橡胶塞做了功 D．灯中剩余酒精的热值变小 【知识点7】燃料燃烧释放的能力的流向 热机在工作过程中造成能量损失的因素有： ①燃料很难全部燃烧； ②排出的废气带走能量； ③热机部件要散热； ④克服运转机件之间的摩擦消耗能量． 根据能量流向图中的信息回答问题，涉及到概念和综合计算。 例：如图所示是汽油机的某冲程及能量流向图。下列说法正确的是（　　） A.甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高 B.由乙图可知该汽油机的效率是28% C.汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧得越不充分，这会降低效率 D.为节能冬天汽车会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措可以提高燃料的热值 分析：（1）根据气门的闭合情况、活塞的运动情况分析是哪个冲程及能量的转化； （2）热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，结合图乙中数据分析； （3）热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关。 解析：解：A、由图甲可知，两个气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程；活塞对气体做功，气体内能增加，温度升高，故A正确； B、热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由图乙可知，输出有用机械能所占比例为：100%-36%-30%-6%=28%，即该汽油机的效率为28%，故B正确； C、汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧得越不充分，这会降低汽油机的效率，故C正确； D、冬天利用尾气中的余热给车内供暖，该举措可以提高能量的利用效率，但不能提高燃料的热值，故D错误。 故选：ABC。 点评：本题考查了内燃机的工作过程、内燃机的效率、热值的理解等，属于基础题。 在解析燃料燃烧释放能量的流向时，‌关键在于理解能量的转换和损失机制。‌热机在工作过程中，‌除了将燃料燃烧的能量转换为对外做有用功外，‌还存在多种能量损失途径。‌ 【知识点8】燃料燃烧时的能量转化 燃料燃烧时的能量转化是化学能转化为内能。在燃料燃烧的过程中，燃料中的化学键被破坏，释放出化学能。这些能量中的一部分被用来加热燃料周围的物质，使其温度升高，也就是将化学能转化为内能。 考查燃料燃烧时的能量转化，以概念为主。 例：在下列有关能量转化的几种说法中，不正确的是（　　） A.用锯子锯木头，锯条会发热，是由于机械能转化为内能 B.当水壶中的水沸腾时壶盖会跳动，这时内能转化为机械能 C.给蓄电池充电的过程中，电能转化为化学能 D.在燃料燃烧的过程中，内能转化为光能 分析：判断能量的转化，我们主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，因为总是消耗的能量转化为得到的能量。 解析：解：A、用锯子锯木头，锯条会发热，是通过做功的途径增加物体的内能，属于机械能转化为内能，不符合题意； B、当水壶中的水沸腾时推动壶盖对外做功，将内能转化为壶盖的机械能，不符合题意； C、给蓄电池充电时，蓄电池相当于用电器，将电能转化为化学能储存起来，不符合题意； D、燃料的燃烧都是将化学能转化为内能，符合题意。 故选：D。 点评：本题通过四个实例考查了能量的转化，在做这类题时，我们要注意分析哪种能量增加了，哪种能量减少了，因为总是减少的这种能量转化为增加的那种能量。能量转化的过程都是有规律可循的，在平常的学习中要注意总结归纳。 概念性知识，牢记即可。 【知识点9】热值的简单计算 固体和液体：q=；Q=qm。 【知识点10】比较不同燃料的热值大小 准备实验器材：‌需要准备铁架台、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计各两只，‌以及适量的水和两种不同的燃料（‌如酒精和汽油）‌。‌ 设置实验装置：‌按照实验装置图依次将燃料盒、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计自下而上固定好。‌ 控制变量：‌确保两种燃料的质量相同，‌燃烧的时间相同，‌加热相同质量的同种液体。‌ 进行实验：‌在两个烧杯中倒入质量相同、‌初温相同的水；‌在燃料盒中倒入质量相等的适量酒精和汽油；‌分别点燃酒精和汽油，‌加热烧杯内的水，‌直到燃料燃尽。‌记录数据：‌燃料燃尽后，‌记录两烧杯内水升高的温度△t。‌ 分析结果：‌比较两装置中烧杯内水升高的温度△t，‌升高的温度越高，‌表明水吸收的热量越多，‌进而表明燃料的放热能力越强。‌ 考查比较不同燃料的热值大小的实验，包括实验原理，实验器材，实验步骤，实验方法，数据分析，注意事项等内容。 例：如图甲、乙是小明和小华“探究不同物质吸热情况”和“比较不同燃料燃烧时的放热能力”的实验装置。 （1）甲、乙两组实验中均用到的实验探究方法有______和______。 （2）甲、乙两组实验中，杯中物质的质量应______（选填“相等”或“不相等”）；______（选填“甲”或“乙”）组实验中燃料的质量应相等。 （3）甲组实验中，当温度计示数相同时，可以根据______来比较吸热的多少；乙组实验中，当燃料燃尽时，可以根据______来比较燃料放出热量的多少。 分析：探究“探究不同物质吸热情况”，需要用相同的加热装置，燃烧相同的燃料（根据转换法，确保相同时间放出的热量相同），加热相同的时间，比较质量和初温相同的液体升高的温度； 为比较不同燃料燃烧时的放热能力，要用不同的燃料，加热质量相同的同种液体，液体升温越高，则燃料放出的热量越多； 这两个实验都用到了控制变量法和转换法。 解析：解：甲装置是比较不同物质吸热升温的现象，需要利用相同的热源（确保相同时间放出的热量相同），对质量和初温相同的不同物质加热，这用到了控制变量法；通过加热时间来比较不同物质吸收热量的多少，利用了转换法； 乙装置是为了比较不同燃料燃烧时的放热能力，需要用相同质量的不同燃料，加热质量相同的同一种液体，用到了控制变量法；通过液体升高的温度来比较不同燃料放出热量的多少，利用了转换法； 可见：（1）甲、乙两组实验中均用到的实验方法有控制变量法和转换法； （2）甲、乙两组实验中，杯中物质的质量应相等；甲组实验中燃料的质量应相等； （3）甲组实验中，当温度计示数相同时，可以根据加热时间来比较吸热的多少；乙组实验中，当燃料燃尽时，可以根据液体升高的温度来比较燃料放出热的多少。 故答案为：（1）控制变量法；转换法；（2）相等；乙；（2）加热时间；液体升高的温度。 点评：本题研究“不同物质吸热升温的现象”和“不同燃料燃烧的放热能力”，考查转换法和控制变量法及两实验的相同与不同之处。 理解实验原理以及实验步骤，掌握控制变量法的应用。 北师大版（2024）九年级全册10.5调查燃料的利用及其对环境的影响 (参考答案) 【知识点1】热机效率公式的定性比较 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，叫做热机的效率，其表达式为：η=×100%． 考查热机效率公式的定性比较。 例：关于汽油机的效率，下列说法正确的是（　　） A.汽油机的效率越高，做的有用功越多 B.单位时间内耗费的汽油越少，效率一定越高 C.增加燃料的燃烧时间，可以提高热机效率 D.消耗相同的汽油，做的有用功越多，效率越高 分析：（1）（4）热机的效率等于有用功与燃料完全燃烧释放热量的比值，由这两个因素共同决定； （2）消耗的燃料少其实就是燃料释放热量少，但热机效率还与有用功有关； （3）热机效率与工作时间、热值大小或功率大小无关。 解析：解：AD、热机的效率η=可知，热机的效率由两个因素决定，正确说法应该是热机效率高，即消耗相同的燃料，热机做的有用功多，故A错误，D正确； B、热机单位时间内耗费的燃料少，如果做的有用功也非常少，那么热机效率也不一定高，故B错误； C、尽量减少热机内部各部件间的摩擦，减少能量损失，可以提高热机效率，而热机效率与工作时间、热值大小或功率大小无关，故C错误。 故选：D。 点评：本题考查热机、热值和效率的有关知识，综合性强，难度适中。 有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比越大时，热机的效率才会越大。 1.（2023秋•永善县期中）关于热机的效率，以下说法中正确的是（　　） A．热机做的有用功越多，效率就一定越高 B．热机的功率大，效率就一定高 C．热机在单位时间内耗费的燃料少，热机的效率就一定高 D．热机做的有用功占燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，热机的效率就越高 【答案】D 【分析】热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比。比值越大，则效率越高。据此分析选择。 【解答】解： A、热机的有用功多，与燃料完全燃烧放出的能量之比不一定多，故A错误； B、功率是物体做功快慢的物理量，与效率是两个完全不同的概念，故B错误； C、热机单位时间内耗费的燃料少，如果做的有用功也非常少，那么热机效率也不一定高，故C错误； D、热机所做有用功占总功的比例越大热机的效率越高，故D正确。 故选：D。 【知识点2】热机的效率的概念 定义：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，叫做热机的效率，其表达式为：η=×100%．由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1． 考查热机的效率，影响热机效率的因素，热机效率与功率的区别。 例：关于热机的效率，下列说法中正确的是（　　） A.热机做的有用功越多，效率就一定高 B.热机的功率大，效率就一定高 C.热机消耗的燃料越多，效率就一定高 D.以上说法都不正确 分析：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。功率是表示物体做功快慢的物理量。 解析：解：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。所以AC说法错误。 功率是物体做功快慢的物理量，与热机的效率的高低无关。所以B说法错误。 故选：D。 点评：此题主要考查了热机的效率以及影响热机效率的因素，并且考查了热机效率与功率的区别。 在对热机的效率进行辨析时，只有有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比越大时，热机的效率才会越大。 1.（2024秋•双峰县期末）如图所示是汽油机的一个冲程的示意图。下列关于热机的相关说法中，正确的是（　　） A．该冲程是压缩冲程，是依靠飞轮等部件的惯性完成的 B．柴油机的吸气冲程中，吸入汽缸的物质为空气和柴油的混合物 C．为了提高汽油机的热机效率，可以使用热值更大的汽油 D．汽油机的做功冲程中，汽油的化学能转化为燃气的内能，再转化为活塞的机械能 【答案】D 【分析】（1）根据两气门的闭合情况和活塞的运动情况判定是哪个冲程；除了做功冲程，其它三个冲程都是靠飞轮的惯性完成的。 （2）在吸气冲程，汽油机吸入的是汽油和空气的混合物；柴油机吸入的只有空气； （3）热机的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； （4）燃料燃烧的过程是将化学能转化为内能的过程，当物体对外做功时，物体的内能转化为机械能，物体的内能减小。 【解答】解：A、由图可知，两个气门关闭，活塞下行，且火花塞产生电火花，为做功冲程，将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，故A错误； B、在吸气冲程中，汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的只有空气，故B错误； C、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，与燃料的热值无关，故C错误； D、汽油机的做功冲程中，汽油燃烧将汽油的化学能转化为燃气的内能，再通过做功转化为活塞的机械能，故D正确。 故选：D。 【知识点3】能源的利用和对环境的危害 任何一种能源的开发和利用都给环境造成了一定的影响．在诸多的能源中以不可再生能源引起的环境影响最为严重和显著，它们在开采、运输、加工、利用等环节都会对环境产生严重影响．它们给环境带来的问题主要有以下几方面： ①城市大气污染一次能源的使用过程中产生了大量的有害烟气，对人类的居住环境产生了很大的影响。另外形成有害的酸雨，降落下来对农作物、森林生态系统、和湖泊水库形成很大的危害 ②温室效应矿物燃料的燃烧产生大量的CO2，造成CO2积累，形成温室效应。 ③水体的热污染在人类使用燃料的时候，只有一小部分被充分利用，另外一大部分排放到水体中去，对水系统造成影响，打破水体系统的平衡。 ④固体废物矿质燃料的使用后会产生大量的废渣，废渣堆放占用土地，不能合理利用土地资源。核燃料的石油也会产生大量的堆积废渣，这些废渣产生大量的放射线，能够污染上百万年。 通常结合生活中常见的环境污染与能源的利用相结合出题，加重学生对环境污染的重视． 例：我国多个地区严重缺水，因此要保护水资源。下列做法中，可能会造成水体污染的是（　　） A.生活污水经处理后再排放 B.禁止含磷洗涤剂的使用 C.合理使用农药和化肥 D.在水库周边兴建造纸厂 分析：根据水的污染源分析判断有关的做法或措施。 解析：解：A、生活污水经处理后再排放，能防止水体的污染，故A不符合题意； B、禁止含磷洗涤剂的使用，能防止水体的污染，故B不符合题意； C、合理使用农药和化肥，能防止水体的污染，故C不符合题意； D、在水库周边兴建造纸厂，会造成水污染，故D符合题意。 故选：D。 点评：水是生命之源，人类的日常生活与工农业生产都离不开水。应加强有关水的组成、净化、保护等知识的学习。 ①多了解环境的污染源和防治措施，要培养环保意识和责任感． ②知道能量的利用能产生哪些污染． 1.（2023•雁塔区校级三模）学习了“能源与可持续发展”内容后，同学们就利用和开发能源问题展开了热烈讨论，提出了如下几条建议和设想，其中永远做不到的是（　　） A．尽快研究开发利用太阳能 B．研究如何使煤充分燃烧以减少热量损失的措施 C．研究一种既可以不消耗能源，又能不断对外做功的机器 D．用超导体送电，减少输电过程中能量损失，提高输电效率 【答案】C 【分析】解决能源问题有两条出路：一是要把现有的能源利用好，提高利用率；二是要积极开发新能源，寻找替代能源。 【解答】解：A、太阳能是取之不尽的能源，开发和利用好太阳能是解决能源问题的重要环节，说法正确，不符合题意； B、煤炭资源有限，所以使煤充分燃烧以减少热量损失的措施是可行且必须的，说法正确，不符合题意； C、自然界中的能量是守恒的，没有永动机，说法错误，符合题意； D、输电过程要损耗部分电能，如果利用超导体送电，可以减少输电过程中能量损失，提高输电效率，说法正确，不符合题意； 故选：C。 2.（2023秋•海安市期中）下列做法会影响海安“全国文明城市”称号的是（　　） A．生活污水直接排入河流 B．加强对烟花爆竹燃放管理 C．鼓励工厂使用清洁能源 D．生产及生活垃圾分类放置 【答案】A 【分析】（1）根据生活污水直接排入河流，易污染解答； （2）根据加强对烟花爆竹燃放管理，可以防止空气污染解答； （3）使用清洁能源，可以减少对空气的污染解答； （4）根据生产及生活垃圾分类放置，防止环境物体解答。 【解答】解：A、生活废水直接排入河流，易污染水，故A符合题意； B、加强对烟花爆竹燃放管理，可以防止空气污，故B不符合题意； C、利用清洁能源，可以防止污染环境，故C不符合题意； D、生产及生活垃圾分类放置后，可将有用的回收利用，节约资源，故D不符合题意。 故选：A。 【知识点4】常见热机的效率 蒸汽机的效率：6%～15% 汽油机的效率：20%～30% 柴油机的效率：30%～45% 热机的效率总小于1． 主要考查热机的效率总小于1这个概念的理解。 例：下列关于热机的说法错误的是（　　） A.汽油机和柴油机都属于内燃机，它们在吸气冲程中，吸入的物质不同 B.蒸汽机的效率通常低于喷气发动机效率 C.在完全无摩擦的道路上，汽车发动机的效率可以达到100% D.热机的效率一定小于100% 分析：（1）在吸气冲程吸入的物质不同，汽油机吸入空气和汽油的混合物，柴油机吸入的只有空气； （2）在热机中，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫热机的效率； （3）任何机器的都不可避免的做额外功，效率不可能达到100%。解析：解：A、汽油机在吸气冲程中，吸入的是空气和汽油的混合物，而柴油机吸入的是空气，故A正确； B、喷气发动机中燃料的利用率要大于蒸汽机的燃料利用率，故B正确； C、在完全无摩擦的道路上，汽车发动机的效率可以提高，但不可能达到100%，故C错误； D、热机在工作时不可避免的有能量损失，而且要克服机械部件间的摩擦做额外功，效率一定小于100%，故D正确。 故选：C。 点评：本题综合考查了热机的效率，知道任何机器都不可避免的做额外功，效率不可能达到100%。 概念性知识，牢记即可。 1.（2024秋•凉州区校级期末）2024年4月20日，我国研制的全球首款本体热机效率达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。下列关于四冲程柴油机的说法错误的是（　　） A．给外界提供动力的是做功冲程 B．压缩冲程中通过做功的方式增加了汽缸内气体的内能 C．柴油机的热机效率不可能达到100% D．若该柴油机飞轮的转速为1800r/min,则柴油机在1s内对外做功30次 【答案】D 【分析】在做功冲程中，燃气燃烧对外做功，将内能转化为机械能。 压缩冲程中通过做功的方式增加了汽缸内气体的内能。 热机在工作时不可避免的有能量损失，而且要克服机械部件间的摩擦做额外功，效率一定小于100%。 在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。 【解答】解：A．在做功冲程中，燃气燃烧对外做功，将内能转化为机械能，给外界提供动力的是做功冲程，故A正确，不符合题意； B．柴油机压缩冲程中，活塞压缩空气做功，使空气的内能增加、温度升高，这是通过做功的方式增加了空气的内能，故B正确，不符合题意； C．因为热机在工作过程中，不可避免地会有能量损失，如摩擦损失、散热损失等，所以柴油机的热机效率不可能达到100%，故C正确，不符合题意； D．由题意可知，该柴油机1s内飞轮的转动圈数为 ，即30r/s。 在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。该柴油机每秒内飞轮转动30圈，完成60个冲程，对外做功15次，故D错误，符合题意。 故选：D。 2.（2024秋•临沭县期中）下列关于热学和热机的相关知识说法正确的是（　　） A．一般情况下汽油机的效率比柴油机的高 B．燃料完全燃烧时热值较大，不完全燃烧时热值较小 C．冰熔化成水，它的质量不变，比热容变大 D．沿海地区的昼夜温差比内陆地区要小，是因为水的比热容比较小 【答案】C 【分析】汽油机的效率：20%～30%，柴油机的效率：30%～45%热机的效率总小于1。 燃料的热值与燃料的种类有关，‌而与燃料的质量、‌体积、‌是否完全燃烧以及燃料的状态（‌固态、‌液态或气态）‌无关。‌ 水的比热容比较大现象： 白天沿海地区比内陆地区升温慢，夜晚沿海地区温度降低也慢。因此，在一年之中，夏季时内陆比沿海炎热，冬季时内陆比沿海寒冷。 质量是物体的一种基本属性，与物体的状态、形状、温度、所处的空间位置的变化无关。 【解答】解：A.一般情况下汽油机的效率比柴油机的低，故A错误； B.燃料完全燃烧与不完全燃烧时热值不变，故B错误； C.冰熔化成水，它的质量不变，比热容变大，故C正确； D.沿海地区的昼夜温差比内陆地区要小，是因为水的比热容比较大，故D错误； 故选：C。 【知识点5】热机的效率公式与计算 （1）定义：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，叫做热机的效率，其表达式为：η=×100%．由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1． （2）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是描述热机性能的一个重要指标。 热机效率会以条件出现，也会考查热机效率的计算，通常在综合计算中考查。 例：如图，是一台以柴油为动力的双履带消防机器人，质量为1000kg，静止时履带与地面接触总面积为0.4m2。在某段平直公路上，机器人以3m/s的速度匀速行驶3min，其受到的阻力为2000N，通过这段路程共消耗0.09kg柴油（q柴油=4.0×107J/kg；g取10N/kg）。求： （1）机器人3min通过的路程； （2）机器人静止时，对水平地面产生的压强； （3）机器人在这段路程中消耗柴油用于牵引力做功的效率。 分析：（1）利用速度计算公式求得机器人3min通过的路程； （2）利用G=mg可求出机器人的重力，在水平地面上，机器人对地面的压力等于机器人的重力，根据p=得到机器人静止在水平地面时对地面产生的压强； （3）根据题意和二力平衡条件求出机器人受到的牵引力，利用W=Fs求得牵引力做功，利用Q放=mq求得柴油燃烧放出的热量，进一步求得机器人在这段路程中消耗柴油用于牵引力做功的效率。 解析：解：（1）机器人3min通过的路程 s=vt=3m/s×3×60s=540m （2）机器人静止时对地面的压力 F=G=mg=1000kg×10N/kg=1×104N 对水平地面产生的压强 （3）机器人匀速行驶，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，牵引力的大小 F′=f=2000N 牵引力做的功 W=F′s=2000N×540m=1.08×106J 柴油完全燃烧释放的热量 Q放=mq=0.09kg×4.0×107J/kg=3.6×106J 牵引力做功的效率 答：（1）机器人3min通过的路程为540m； （2）机器人静止时，对水平地面产生的压强为2.5×104Pa； （3）机器人在这段路程中消耗柴油用于牵引力做功的效率为30%。点评：本题考查了速度公式、压强公式以及功率公式，注意当机器人匀速直线运动时，牵引力与阻力是一对平衡力。 对于热机效率可与机械效率进行对比理解，热机效率是衡量热机性能好坏的一个重要参数，要提高热机的效率就是要提高热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，并且热机的效率总小于1． 1.（2022秋•衡山县期末）为了提高热机效率，可采取的措施是（　　） A．采用热值高的燃料 B．降低热机功率 C．保证良好的润滑减少摩擦 D．提高热机功率 【答案】C 【分析】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，要提高热机的效率，就要提高燃料的利用率，减少热损失。 【解答】解：采取热值高的燃料，其利用率不一定高，所以不一定能提高热机的效率； 降低热机的功率，减少热机在单位时间内做的功，其效率不一定提高。 保证良好的润滑，减小摩擦，可以减少因摩擦损失的能量，所以可以提高热机的效率。 故选：C。 2.（2023秋•昭平县期中）为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是（　　） A．尽量增加热机的工作时间 B．尽量减少热机部件间的摩擦 C．尽量使燃料充分燃烧 D．尽量减少废气带走的热量 【答案】A 【分析】要解决此题，需要掌握热机的效率的概念，即热机的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，比值越大，效率越高。 【解答】解：热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比， 所以减少热量的损失可以提高热机的效率， 则使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率； 增加热机的工作时间，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选：A。 【知识点6】燃料热值的影响因素 燃料的热值与燃料的种类有关，‌而与燃料的质量、‌体积、‌是否完全燃烧以及燃料的状态（‌固态、‌液态或气态）‌无关。‌ 考查燃料只有燃料的种类有关，以概念辨析为主。 例：在一个标准大气压下使用煤气灶将2kg的水从20℃加热到100℃，此过程中水吸收的热量是______J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧______kg的煤气。未使用完的煤气的热值______（选填“变大”“变小”或“不变”）。（煤气的热值q煤气=4.2×107J/kg） 分析：根据Q吸=cmΔt求水吸收的热量； 不计热量损失，Q吸=Q放=mq计算需要完全燃烧煤气的质量； 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。 解析：解：水吸收的热量：Q吸=cm水Δt=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×105J； 不计热量损失，根据Q吸=Q放=mq，所以需要完全燃烧煤气的质量： m===0.016kg； 用煤气灶烧水的过程中，能量发生了转移，是通过热传递的方式使水的内能增加；热值是燃料的一种特性，未使用完的煤气的热值不变。 故答案为：6.72×105；0.016；不变。 点评：本题主要考查了吸热公式、燃料完全燃烧放热公式的应用以及热值概念的理解，有一定综合性，但难度不大。 燃料的热值是燃料的一种特性，‌反映了不同燃料在燃烧过程中化学能转化为内能的能力。‌热值是燃料本身的一种属性，‌不同燃料的热值一般不同。‌ 1.（2024秋•松山区期中）一支蜡烛在燃烧过程中，关于它的说法中正确的是（　　） A．蜡烛的质量不变、比热容变小 B．蜡烛的质量不变、热值不变 C．蜡烛的质量变小、比热容不变 D．蜡烛的质量变小、热值变小 【答案】C 【分析】物体所含物质的多少叫做质量，质量的大小取决于物体本身所含物质的多少；比热容和热值是物质的一种特性，与物质的种类有关。 【解答】解：蜡烛在燃烧的过程中，所含物质的多少变少了，所以质量变小，但是种类没有变化，由于物质的比热容、燃料的热值是物质的一种特性，与物质的种类有关，与质量无关，所以比热容和热值都不变。 故选：C。 2.（2024春•郧西县期中）如图，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被冲出，则（　　） A．管内水蒸气内能不变 B．管口出现的“白气”是水蒸气 C．管内水蒸气对橡胶塞做了功 D．灯中剩余酒精的热值变小 【答案】C 【分析】（1）物体吸收热量，内能增大； （2）物质由气态变成液态的过程叫液化； （3）橡皮塞冲出过程也是水蒸气的内能转化为塞子机械能的过程；在内燃机的做功冲程中，能量转化关系是内能转化为机械能，内能减小量； （4）1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫热值，热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类和状态有关。 【解答】解：A、随着酒精灯给试管不断加热，试管内的水和水蒸气吸收热量，内能在不断增大，当橡胶塞被冲出，水蒸气对橡胶塞做了功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，水蒸气内能减小，故A错误； B、管口出现的“白气”是温度高的水蒸气遇冷液化形成的小水珠，故B错误； C、将水加热一段时间后，橡胶塞被冲出，这是管内水蒸气对橡胶塞做了功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，故C正确； D、热值是燃料的固有属性，热值的大小和物质种类有关，和质量、体积、是否完全充分燃烧都没有关系，所以灯中剩余酒精的热值不变，故D错误。 故选：C。 【知识点7】燃料燃烧释放的能力的流向 热机在工作过程中造成能量损失的因素有： ①燃料很难全部燃烧； ②排出的废气带走能量； ③热机部件要散热； ④克服运转机件之间的摩擦消耗能量． 根据能量流向图中的信息回答问题，涉及到概念和综合计算。 例：如图所示是汽油机的某冲程及能量流向图。下列说法正确的是（　　） A.甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高 B.由乙图可知该汽油机的效率是28% C.汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧得越不充分，这会降低效率 D.为节能冬天汽车会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措可以提高燃料的热值 分析：（1）根据气门的闭合情况、活塞的运动情况分析是哪个冲程及能量的转化； （2）热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，结合图乙中数据分析； （3）热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关。 解析：解：A、由图甲可知，两个气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程；活塞对气体做功，气体内能增加，温度升高，故A正确； B、热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由图乙可知，输出有用机械能所占比例为：100%-36%-30%-6%=28%，即该汽油机的效率为28%，故B正确； C、汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧得越不充分，这会降低汽油机的效率，故C正确； D、冬天利用尾气中的余热给车内供暖，该举措可以提高能量的利用效率，但不能提高燃料的热值，故D错误。 故选：ABC。 点评：本题考查了内燃机的工作过程、内燃机的效率、热值的理解等，属于基础题。 在解析燃料燃烧释放能量的流向时，‌关键在于理解能量的转换和损失机制。‌热机在工作过程中，‌除了将燃料燃烧的能量转换为对外做有用功外，‌还存在多种能量损失途径。‌ 【知识点8】燃料燃烧时的能量转化 燃料燃烧时的能量转化是化学能转化为内能。在燃料燃烧的过程中，燃料中的化学键被破坏，释放出化学能。这些能量中的一部分被用来加热燃料周围的物质，使其温度升高，也就是将化学能转化为内能。 考查燃料燃烧时的能量转化，以概念为主。 例：在下列有关能量转化的几种说法中，不正确的是（　　） A.用锯子锯木头，锯条会发热，是由于机械能转化为内能 B.当水壶中的水沸腾时壶盖会跳动，这时内能转化为机械能 C.给蓄电池充电的过程中，电能转化为化学能 D.在燃料燃烧的过程中，内能转化为光能 分析：判断能量的转化，我们主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，因为总是消耗的能量转化为得到的能量。 解析：解：A、用锯子锯木头，锯条会发热，是通过做功的途径增加物体的内能，属于机械能转化为内能，不符合题意； B、当水壶中的水沸腾时推动壶盖对外做功，将内能转化为壶盖的机械能，不符合题意； C、给蓄电池充电时，蓄电池相当于用电器，将电能转化为化学能储存起来，不符合题意； D、燃料的燃烧都是将化学能转化为内能，符合题意。 故选：D。 点评：本题通过四个实例考查了能量的转化，在做这类题时，我们要注意分析哪种能量增加了，哪种能量减少了，因为总是减少的这种能量转化为增加的那种能量。能量转化的过程都是有规律可循的，在平常的学习中要注意总结归纳。 概念性知识，牢记即可。 【知识点9】热值的简单计算 固体和液体：q=；Q=qm。 【知识点10】比较不同燃料的热值大小 准备实验器材：‌需要准备铁架台、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计各两只，‌以及适量的水和两种不同的燃料（‌如酒精和汽油）‌。‌ 设置实验装置：‌按照实验装置图依次将燃料盒、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计自下而上固定好。‌ 控制变量：‌确保两种燃料的质量相同，‌燃烧的时间相同，‌加热相同质量的同种液体。‌ 进行实验：‌在两个烧杯中倒入质量相同、‌初温相同的水；‌在燃料盒中倒入质量相等的适量酒精和汽油；‌分别点燃酒精和汽油，‌加热烧杯内的水，‌直到燃料燃尽。‌记录数据：‌燃料燃尽后，‌记录两烧杯内水升高的温度△t。‌ 分析结果：‌比较两装置中烧杯内水升高的温度△t，‌升高的温度越高，‌表明水吸收的热量越多，‌进而表明燃料的放热能力越强。‌ 考查比较不同燃料的热值大小的实验，包括实验原理，实验器材，实验步骤，实验方法，数据分析，注意事项等内容。 例：如图甲、乙是小明和小华“探究不同物质吸热情况”和“比较不同燃料燃烧时的放热能力”的实验装置。 （1）甲、乙两组实验中均用到的实验探究方法有______和______。 （2）甲、乙两组实验中，杯中物质的质量应______（选填“相等”或“不相等”）；______（选填“甲”或“乙”）组实验中燃料的质量应相等。 （3）甲组实验中，当温度计示数相同时，可以根据______来比较吸热的多少；乙组实验中，当燃料燃尽时，可以根据______来比较燃料放出热量的多少。 分析：探究“探究不同物质吸热情况”，需要用相同的加热装置，燃烧相同的燃料（根据转换法，确保相同时间放出的热量相同），加热相同的时间，比较质量和初温相同的液体升高的温度； 为比较不同燃料燃烧时的放热能力，要用不同的燃料，加热质量相同的同种液体，液体升温越高，则燃料放出的热量越多； 这两个实验都用到了控制变量法和转换法。 解析：解：甲装置是比较不同物质吸热升温的现象，需要利用相同的热源（确保相同时间放出的热量相同），对质量和初温相同的不同物质加热，这用到了控制变量法；通过加热时间来比较不同物质吸收热量的多少，利用了转换法； 乙装置是为了比较不同燃料燃烧时的放热能力，需要用相同质量的不同燃料，加热质量相同的同一种液体，用到了控制变量法；通过液体升高的温度来比较不同燃料放出热量的多少，利用了转换法； 可见：（1）甲、乙两组实验中均用到的实验方法有控制变量法和转换法； （2）甲、乙两组实验中，杯中物质的质量应相等；甲组实验中燃料的质量应相等； （3）甲组实验中，当温度计示数相同时，可以根据加热时间来比较吸热的多少；乙组实验中，当燃料燃尽时，可以根据液体升高的温度来比较燃料放出热的多少。 故答案为：（1）控制变量法；转换法；（2）相等；乙；（2）加热时间；液体升高的温度。 点评：本题研究“不同物质吸热升温的现象”和“不同燃料燃烧的放热能力”，考查转换法和控制变量法及两实验的相同与不同之处。 理解实验原理以及实验步骤，掌握控制变量法的应用。 学科网（北京）股份有限公司 $