第14章 第四节 跨学科：热机效率和环境保护（作业手册）-【高效课堂】2026-2027学年九年级上册物理同步导学案（沪科版·新教材）

第四节 跨学科：热机效率和环境保护 01 基础达标 知识点一 燃料的热值 1. 关于燃料的热值下列说法正确的是（　　） A. 燃料的热值与燃料的燃烧情况有关 B. 容易燃烧的燃料的热值一定大 C. 煤的热值比干木柴的大，煤燃烧放出的热量比干木柴放出的热量多 D. 0.5kg煤油和1.5kg煤油的热值一样大 2. 将一瓶酒精倒去一半，剩余酒精的（ ） A. 密度不变，比热容和热值减半 B. 质量、比热容、热值都为原来的一半 C. 比热容不变，热值和密度减半 D. 比热容、密度、热值都不变，质量为原来的一半 3. 氢气的热值是。它表示_____1kg的氢气，可产生______J的热量，火箭用氢气作燃料是因为它的____大。 4. 用煤气灶烧水时，燃烧1kg的煤气，使100kg的水从升高到，则水吸收的热量是____J，煤气完全燃烧放出的热量是_________J。[，] 知识点二 热机的效率 5. 关于热机的效率，下列说法正确的是（　　） A. 在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多 B. 一般情况下柴油机的效率比汽油机的高 C. 热机的效率越高说明做功越快 D. 热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的 6. 下列关于热机和环境保护的说法中正确的是（　　） A. 尽量使燃料充分燃烧可提高热机效率 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. 冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措有利于节约能源和环境保护 7. 南宁市部分公交车采用天然气来代替燃油，某公交车在一段时间内消耗了500g天然气，若这些天然气完全燃烧，可放出______J的热量（天然气的热值为4.2×107J/kg）。剩余天然气的热值______（选填“增大”“减小”或“不变”）。该公交车发动机的效率为20%，则得到的机械能为______J。 易错点 提高热机效率的措施 8. 热机的效率是热机性能的一个重要指标，下面关于热机效率的叙述中不正确的是（　　） A. 在设计和制造上，要不断改进和革新，以减少各种能量损失，就有可能使热机的效率达到100% B. 两辆型号相同的小汽车，以相同的速度行驶相同的路程，耗油量小的那辆车效率可能高些 C. 热机要正确使用、注意保养，可提高效率 D. 在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量是提高燃料利用率的重要措施 02 能力提升 9. 如图所示是完全燃烧A、B两种燃料的质量与放出的热量的图象，由图象可知，A、B两种燃料的热值大小关系是 A. qA＜qB B. qA＝qB C. qA＞qB D. 无法比较 （陕西中考） 10. 涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轴发动机，其大致工作过程是：空气通过进气道进入压气机，被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动力。该发动机工作过程中的相关说法正确的是（　　） A. 燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机效率越高 B. 燃料和压缩空气混合后，燃料的热值增大 C. 压气机压缩空气，空气的内能减小 D. 高温高压气体推动涡轮转动时，将机械能转化为内能 11. 合理分类和利用垃圾可以保护环境、变废为宝。在一定条件下，1t生活垃圾能“榨”出140 kg燃料油。若燃料油的热值为4.0×107J/kg，某城镇每天产生50t生活垃圾，则这些垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量为______J。在标准大气压下，这些热量的30%被500 m3、30 ℃的水吸收，则水温能升高______℃。[c水=4.2×103 J/（kg·℃），ρ水=1.0×103 kg/m3] 12. 为了比较酒精和碎纸片的热值，如图所示，两同规格的烧杯中装有质量相等的水，取质量_____（“相等”或“不相等”）的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧通过比较_____，从而确定酒精和碎纸片的热值大小关系． 13. 小华家使用的是天然气热水器，他尝试估测该热水器的效率，以核对铭牌上的数值是否准确。当只有该热水器使用天然气时。把50kg的水从20℃加热到54℃，天然气表的示数由1365.05m3变为1365.17m3，已知水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值q=7.0×107J/m3。求： (1)水吸收的热量； (2)消耗的天然气完全燃烧故出的热量； (3)该热水器的效率。 03 思维拓展 14. 如图是新农村建设中广泛使用的一种小型农用柴油机，铭牌部分信息如下表所示，其中活塞行程是指一个冲程活塞移动的距离。该柴油机为单缸四冲程内燃机，压缩冲程中汽缸内气体内能增加是通过_______方式实现的；正常工作1min，柴油机输出的有用功_________J，消耗柴油________kg，做功冲程中燃气对活塞的平均压力为_________N。（q柴油=4.0×107J/kg） 型号 HRO5h 活塞行程 100mm 转速 2400r/min 输出功率 8kW 效率 40% 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四节 跨学科：热机效率和环境保护 01 基础达标 知识点一 燃料的热值 【1题答案】 【答案】D 【解析】 【详解】1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值；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． A．燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度无关，选项A不正确； B．热值大小与燃料是否容易燃烧无关，选项B不正确； C．燃料燃烧放出的热量与是否完全燃烧、燃料的热值和质量都有关系，因此热值大的燃料不一定放出的热量多，选项C错误； D．燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，所以0.5kg煤油和1.5kg煤油的热值一样大，选项D说法正确； 【2题答案】 【答案】D 【解析】 【详解】密度，比热容和热值都是物质的一种特性，由自身决定，只要物质的种类不发生变化，密度、比热容和热值就不会改变，将一瓶酒精倒去一半，剩余酒精的比热容、密度、热值都不变，但质量变为原来的一半，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【3题答案】 【答案】 ①. 完全燃烧 ②. ③. 热值 【解析】 【详解】[1]热值的定义是单位质量的燃料完全燃烧时所释放的热量，描述氢气热值时必须明确“完全燃烧”这一前提，只有完全燃烧1kg氢气，才能产生对应热值数值的热量。 [2]题干给出氢气的热值为，根据热值的物理意义，完全燃烧1kg氢气产生的热量就是。 [3]火箭需要燃料在相同质量下释放更多能量，热值是衡量燃料放热能力的物理量，氢气的热值大，相同质量的氢气完全燃烧能放出更多热量，适合作为火箭燃料。 【4题答案】 【答案】 ①. ②. 【解析】 【详解】[1]计算水吸收的热量，使用吸热公式，代入已知数据：。 [2]计算煤气完全燃烧放出的热量，使用放热公式，代入已知数据：。 知识点二 热机的效率 【5题答案】 【答案】B 【解析】 【详解】A．热机的效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多，故A错误。 B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，多用在重型机器上，故B正确； C．热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的效率越高说明有用功占的比值越大，功率表示做功的快慢，功率越高说明做功越快，效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系，故C错误； D．根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多，故D错误。 故选B。 【6题答案】 【答案】AD 【解析】 【详解】A. 热机效率，燃料充分燃烧可减少燃烧环节的能量损失，相同条件下有用功占燃料完全燃烧放出热量的比值升高，故A正确； B. 热机的燃料可以是柴油、煤、氢气等，并非都使用汽油，故B错误； C. 汽车尾气中含有的水蒸气、氮气、二氧化碳等气体无毒，并非全部是有毒气体，故C错误； D. 利用尾气余热供暖，将原本直接排放废弃的内能加以利用，减少了额外能源消耗，可节约能源、降低污染物排放，有利于环境保护，故D正确。 故选AD。 【7题答案】 【答案】 ①. 2.1×107 ②. 不变 ③. 4.2×106 【解析】 【详解】[1]消耗500g天然气释放的热量 [2]热值是燃料的特性，与其质量和燃烧程度无关，剩余天然气的种类不变，故热值不变。 [3]公交车发动机的效率为20%，则得到的机械能为 易错点 提高热机效率的措施 【8题答案】 【答案】A 【解析】 【详解】A．热机效率是有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的总能量之比，热机工作过程中存在的各种形式的能量损失，故热机的效率不可能达到100%，故A错误，A符合题意； B．以相同的速度行驶相同的路程，由公式t＝可知，其时间相等，而型号相同，故功率相同，由公式W＝Pt可知，所做的有用功相同，从而可知，耗油量小的那辆车效率高，故B正确，B不符合题意； C．热机要正确使用、注意保养，可以减小能量的损耗，故可提高效率，故C正确，C不符合题意； D．在各种热量损失中，废气的温度很高，带走的热量最多，设法利用废气的能量是提高燃料利用率的重要措施，故D正确，D不符合题意。 故选A。 02 能力提升 【9题答案】 【答案】C 【解析】 【详解】根据图象知道，燃烧相同质量A、B两种燃料，A放出的热量大于B放出的热量，由Q=mq知道，qA＞qB． （陕西中考） 【10题答案】 【答案】A 【解析】 【详解】A．使燃料燃烧越充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故A正确； B．热值是燃料的一种特性，大小取决于燃料的种类，与其它因素无关，燃料和压缩空气混合后，燃料的热值不变，故B错误； C．压气机压缩空气，压气机对空气做功，空气的内能增大，故C错误； D．高温高压气体推动涡轮转动时，消耗内能，将内能转化为机械能，故D错误。 故选Ａ。 【11题答案】 【答案】 ①. 2.8×1011 ②. 40 【解析】 【详解】[1] 这些垃圾“榨”出的燃料油质量为 则这些垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量为 [2] 水的质量为 水升高的温度为 【12题答案】 【答案】 ①. 相等 ②. 温度计的示数大小 【解析】 【详解】（1）实验时为了控制变量，应用天平分别测出等质量的酒精和碎纸屑，将其放入装置中的燃烧皿内； （2）因燃料的热值不能直接测量，但燃料燃烧放出的热量可以被水吸收，从而使水温发生变化；所以可以通过温度计示数的变化（水升高的温度）来比较燃料热值的大小关系． 【13题答案】 【答案】(1)7.14×106J；(2)8.4×106J；(3)85% 【解析】 【详解】(1)水吸收的热量 (2)消耗的天然气体积 V=1365.17m3-1365.05m3=0.12m3 消耗的天然气完全燃烧放出的热量 (3)该热水器的效率 答：(1)水吸收的热量是7.14×106J； (2)消耗的天然气完全燃烧故出的热量是8.4×106J； (3)该热水器的效率是85%。 03 思维拓展 【14题答案】 【答案】 ①. 做功 ②. ##480000 ③. 0.03##3×10-2 ④. 4000##4×103 【解析】 【分析】 【详解】[1]改变物体内能的方法是做功和热传递。柴油机压缩冲程，活塞压缩空气做功，机械能转化为内能，故汽缸内气体内能增加是通过做功方式实现的。 [2] 正常工作1min，柴油机输出的有用功 [3] 柴油机的效率为40%，柴油完全燃烧释放的总能量为 消耗柴油的质量为 [4] 由转速2400r/min，可知1min曲轴转动了2400r，对外做功1200次，则每一次做功为 做功冲程中燃气对活塞的平均压力为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $