第2节热机的效率（分层作业）-2022-2023学年九年级物理全一册通关讲义（人教版）（解析版）

第2节热机的效率

［基础达标练］

知识点1燃料的热值

i.我国北方房屋中的“暖气”用水作为介质，是因为水的大；火箭用液态氢作燃料,

是因为液态氢的大。

【答案】比热容；热值

【解析】

（1）比热容越大，说明物质的吸放热能力就越强；北方房屋中的“暖气”用水作为介质，是因

为水的比热容较大，在相同条件水可以放出更多的热量。

（2）火箭采用液态氢作为燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的液态氢和

其它燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量。

2.现有0.028kg酒精，完全燃烧释放的热量为J,若这些热量完全被水吸收，可以使

10kg的水，温度从20℃升高到洒枯=3X10'j/kg,c，k=4.2X1O'J/（kg・℃）］

【答案】8.4X10120

【解析】（1）知道酒精的质量和热值，利用燃料完全燃烧放热公式=明求放出的热量;

（2）再由。放=0吸=得到一审计算水升高的温度。

解:

（1）完全燃烧0.028kg酒精放出的热量:

。般=q酒将加洒忖=3X10‘J/kgXO.028kg=8.4义105J；

（2）由热量完全被水吸收，Qg=cmM=Q鼠,

所以水温度升高值:

8.4X10」

△At=---=20°C。

cm4.2X10:，J/(kg.℃)X10kg

可以使水的温度升高到20C。

3.我们每天都在产生大量垃圾，合理分类和利用垃圾是我们面临的一个重大课题。某垃圾处理

厂处理垃圾时提炼出了200kg燃料油，若燃料油的热值为4.0X10'j/kg,则这些燃料油完全燃烧放

出的热量为J,燃料油燃烧时发热，燃料油的化学能转化为能。

【答案】8.0X109；内

【解析】（1）这些燃油完全燃烧放出的热量:

（＞=W=200kgX4.OX107J/kg=8.OX109J；

(2)燃料油燃烧时发热，燃料油的化学能转化为内能。

4.一个标准大气压下，将质量1.0kg的水从20℃加热到沸腾，水吸收的热量是J.小

明家天然气热水器的热效率是84%,他某次洗澡，耗水40kg,自来水进热水器的温度是24℃,出热

水器的温度是40℃,小明这次洗澡消耗天然气m3.已知水的比热容是4.2X1O：'J/(kg℃),

天然气的热值是3.2X107J/m：i»

【答案】3.36X1010.1

【解析】(1)利用0吸求水吸收的热量；

(2)利用01s求洗澡时水吸收的热量；已知热水器的热效率，由

可求得天然气放出的热量，再利用。肝S可求得天然气体积。

(1)水吸收的热量：

^®=CZ7/AZ=4.2X103J/(kg»℃)Xl.OkgX(100℃-20℃)=3.36X101；

(2)他某次洗澡时水吸收的热量：

。，记=cm'△，=4.2X10)/(kg-℃)X40kgX(40℃-24℃)=2.688X106J；

由〃=今可得，天然气放出的热量："^3.2X1O,；J；

由。小力可得，消耗天然气体积：4-3„眼3

知识点2热机的效率

5.在热现象中，下列说法正确的是()

A.冰在熔化过程中，要不断吸收热量，温度同时升高

B.一个物体内能增加了，一定是吸收了热量

C.新型燃料汽车实现了“零排放”，其效率已达到了100%

D.初春培育水稻秧苗时，为了不使秧苗受冻，应该早晨多排水，傍晚多灌水

【答案】D

【解析】A、冰是晶体，熔化过程中吸热，温度不变，故A错误；

B、一个物体的内能增加可能是吸收了热量，也可能是外界对此物体做功，故B错误；

C、目前有些新型燃料汽车，实现了“零排放”，减少了污染，提高了效率，但效率不会达到

100%,故C错误；

I)、初春培育水稻秧苗时，为了不使秧苗受冻，傍晚多灌水，当夜晚温度降低时，因为水的比热

大，水放出热量，水的温度降低的比较少，不至于使秧苗受冻；在早晨把稻田内是水排出，稻田接

受太阳光的照射，泥土的比热小，泥土吸收热量，温度升高快，有利于秧苗的生长，故D正确。

6.下列关于热机、热值的说法正确的是()

A.汽油机、柴油机都有火花塞和喷油嘴这两个关键部件

B.某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫这种燃料的热值，单位是kg/J

C.柴油机工作的效率是35%,说明它工作时柴油燃烧释放的能量65%转化为有用功

D.四冲程内燃机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的

【答案】D

【解析】A、汽油机和柴油机构造不同。汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴。故A错误；

B、单位质量的燃料完全燃烧时释放出的热量是燃料的热值，所以热值的单位是J/kg。故B错

误；

C、柴油机的效率为35%,说明它工作时柴油完全燃烧放出的热量的35%转化为有用功。故C错

、口

庆：

I)、四冲程内燃机是吸气、压缩、做功、排气四个冲程连续工作的循环过程。故D正确。

7.某同学在烧杯中装人质量为100g、初温为20℃的水，然后用酒精灯给水加热一段时间后，水

的温度升高到70℃,此过程中水的内能增加了J,水增加的内能(选填“大于”、“小

于”或“等于")酒精完全燃烧所放出的热量。已知c,水=4.2X103j/(kg・C)。

【答案】2.1X10,小于

【解析】

(1)水吸收的热量(水的内能增加值)：

0贮。水卬水(t-tc)=4.2X10b/(kg.℃)XO.IkgX(70℃—20℃)℃=2.IXIO'J；

(2)由于酒精不可能完全燃烧，有热量散失，且烧杯也会吸收一部分热量，

所以，水增加的内能小于酒精完全燃烧所放出的热量。

故答案为:2.1X10"；小于。

(1)根据。贮。水加木(2一公求出水吸收的热量(水的内能增加值)；

(2)由于酒精不可能完全燃烧，有热量散失，且烧杯也会吸收一部分热量，进而判断水增加的

内能与酒精完全燃烧所放出的热量的关系。

本题主要考查吸热公式的应用，知道在热传递过程中存在热损失，只要细心应该容易解答，比

较简单。

8.用液化气灶烧水，把1.5kg初温为20℃的水加热到100℃,需要吸收的热量为J.若

上述过程中完全燃烧了0.021kg液化气，且只有60%的热量被水吸收，则液化气的热值为

J/kg。［C*=4.2X103J/(kg»℃)］

【答案】5.04X105；4X107

【解析】解：(1)水吸收的热量:

=2X10：,J/(kg*℃)X1.5kgX(1000C-20℃)=5.04X105J；

(2)由题知，Qwz=60%=0液化气0X60%,

需要液化气的体积:

5.04X10'J

4/化气=60%0=0.021kgX60%=4X10，J/kg。

［能力提升练］

9.2018年4月25日上午，习近平总书记来到荆州港码头乘船，沿江察看荆江两岸生态环境和

发展建设情况，强调长江经济带建设要“共抓大保护，不搞大开发”。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，It生活垃圾能“榨”出140kg燃料油。若燃料油的热值为4.0

X107J/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.在一个标准大气压下，这些热量的30%被500m:30七的水吸收，则水温能升高°C.［c水

=4.2X103J/(kg*℃),P*=l.0X103kg/m3l

【答案】2.8X10"；40

【解析】(1)50t生活垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量：

0放=Rq=50X140kgX4.OX10」/kg=2.8X10"j；

(2)由。/得，水的质量：

m=PK=1.0X10：,kg/m3X500m;'=5X105kg,

水吸收的热量：

10

0啖=30%0ss=30%X2.8X1O"J=8.4X10J,

由。0△r得，水升同的温度：

△=_________8.4X1O'"J_________

cm'~4.2X10」/(kg«℃X5X10skg-

10.(1)完全燃烧1.4g酒精释放的热量是完全燃烧0.7g酒精释放热量的倍，0.7g酒

精完全燃烧释放的热量是2.1X10'Jo这些热量全部被100g的液体A吸收，液体的温度升高了50℃；

完全燃烧L4g酒精释放的热量全部被200g的液体A吸收，液体的温度升高了△七_______℃（不考

虑散热）。

（2）现用图23所示装置加热200g的液体A,燃烧了1.4g酒精，液体升高的温度小于at,有

哪些原因会导致这个结果？。

【答案】250酒精没有完全燃烧

【解析】（1）根据Q-qm,在热值一定的情况下，燃料完全燃烧释放的热量跟其质量成正比，

所以完全燃烧L4g酒精释放的热量是完全燃烧0.7g酒精释放热量的2倍；设0.7g酒精完全燃烧放

出的热量为Q,吸收热量的液体A的质量为⑶，升高的温度为△3则有。m△力①；设完全燃

烧1.4g酒精放出的热量为吸收热量液体A的质量为股，则有②；由题意及上面分

t2Ati

析知，。二2。，破=2如，则②：①即%=-----------得-------=T，即△[=△力=50℃。（2）实际燃

cm/A\t\/A\t\

烧1.4g酒精，液体A升高的温度小于At,原因可能有：酒精没有完全燃烧、酒精燃烧放出的热量

没有全部被液体吸收、液体A边吸收热量边蒸发带走了热量等。

11.如图所示，在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，

棉花被点燃，此过程的能量转化方式与汽油机的冲程相同；某效率为25%的汽油机在一次工

作中消耗了体4kg汽油，该汽油机对外做的机械功为（汽油热值为46X107J/kg）o

得

I

△

【答案】压缩4.6X107

【解析】

（1）在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧

起来；说明压缩筒内空气做功，使空气的内能增大，温度升高；压缩过程中，活塞的机械能转化为

空气的内能，故该过程中，与内燃机的压缩冲程相同；

(2)汽油完全燃烧放出的热量：0sf4kgX4.6X10'j/kg=1.84Xl()Hj；

输出的机械能为：E=//^»=25%X1.84X10>4.6X10;J„

改变内能的方法有：做功和热传递；当对物体做功，物体的内能将增大，温度升高；内燃机有

四个冲程，在压缩冲程中，活塞压缩空气做功，将机械能转化为内能。

知道汽油的质量和热值，利用燃料完全放热公式。&=如求汽油完全燃烧产生的热量(总能量)；

知道汽油机的效率，利用效率公式求有用机械能。

12.截至2019年4月14日，泸州云龙机场已开通31条航线。从云龙机场飞往北京的某航班在

水平跑道上加速的初始阶段，牵引力沿水平方向，大小为9.2X10M经过的路程为1000m,则牵引

力所做的功为J;若飞机发动机的效率为25%,在此过程中，消耗的汽油为kg,这些汽

油的体积为m3.(取汽油的密度pRJXlO'kg/n?,汽油的热值q=4.6X107J/kg)

【答案】9.2X10，811.42

【解析】

(1)小汽车行驶1000m,牵引力做的功为生£s=9.2义10、X1000m=9.2X107J；

因为n=等,所以发动机做的功为/总少=♦2卷68X10HJ;

(2)汽油完全燃烧放出的热量为缶/O=3.68X1O"J,

因为住叫所以消耗的汽油质量为卷==8kg。

(3)由。幸］■得，这些汽油的体积昨今寸有百42m)

13.发动机是汽车的核心部件，某汽车发动机是以92号汽油为燃料的内燃机，其一个工作循环

的四个冲程如图所示，表中给出了发动机的相关数据(空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比)。

Imin内完成的汽缸内汽油和空气

2400次1.3kg/m3

工作循环数混合气体的密度

汽缸的工作容积2.0L汽油的热值4.6X107J/kg

发动机最大功率82.8kW空燃比12：1

单缸四冲程内燃机完成一个工作循环时，图中四个冲程的顺序是，燃料完全燃烧放出的

热量是Jo

【答案】乙甲丁丙9.2X103

【解析】

(1)甲中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是第二冲程；

乙中的一个气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一冲程；

内中的一个气阀打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四冲程；

丁中的两个气阀都关闭，活塞下运动，所以为做功冲程，是第三冲程；

故排序为：乙甲丁丙。其中做功冲程内燃机给汽车提供动力。

(2)汽缸内汽油和空气混合气体的体积等于汽缸的工作容积，

m

即片％=2/=2X10in,由0=/得，汽油和空气混合气体的质量：

nFP^1.3kg/m3X2X10:,m3=2.6X103kg,因为空燃比是12：1,

所以汽油的质量：6X10kg=2X10'kg,

完成一个工作循环时，汽油燃烧释放的热量：0以=〃；,加/2X10；kgX4.6X10，J/kg=9.2X10工

故答案为：乙甲丁丙；9.2X10\

(1)内燃机的四个冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程，同时需要掌握内燃机四冲程的特点；

(2)根据止。/算出燃气的质量，然后根据空燃比算出汽油的质量，再利用放热公式求出燃料

放出的热量。

本题考查了内燃机的工作过程，热值的计算，考查面比较广，容易出错的是物理量的单位和单

位的换算。

14.阅读下列短文，回答问题。

可燃冰

可燃冰是一种新型能源，主要成份是甲烷和水，分布在深海沉积物里或陆域的永久冻土中，如

图所示。可燃冰形似冰块却能燃烧，燃烧后几乎不产生任何残渣。1m：'的可燃冰分解后可释放出约

0.8nf的水和164m的天然气，天然气中甲烷的含量占80%〜99.9%。

可燃冰的生成有三个基本条件：首先要求低温，可燃冰在0-10℃时生成，超过20℃便会分解,

海底温度一般保持在2〜4℃左右；其次是高压，可燃冰在时，只需海水产生29个标准大气压即

可生成，而以海洋的深度，此高压容易保证；最后是充足的气源，海底的有机物沉淀，其中丰富的

碳经过生物转化，可产生充足的气源。在温度、压强、气源三者都具备的条件下，可燃冰就会生成。

请回答下列问题：[1个标准大气压取IXIO,Pa,海水的密度取IXlOTg/nAg取10N/kg。c*

=4.2X103J/kg*℃),甲烷的热值取4.2X10'J/m3]

(1)可燃冰的主要成分是。

(2)若要在的海底生成可燃冰，海水的深度至少要m»

(3)如图所示，海底上有一块体积为100m：'且底部与海底紧密相连的可燃冰A,其受到海水的

浮力为N。

(4)0.5m，的可燃冰分解后，其中的甲烷完全燃烧放出的热量，在标准大气压下，至少可以将

质量为kg温度为20℃的水加热至沸腾。

【答案】(1)甲烷和水；(2)290；(3)0；(4)8.2X10,

【解析】(1)由题意“Inf的可燃冰分解后可释放出约0.8m，的水和164m：'的天然气"知可燃冰

的主要成分是水和甲烷；

(2)因为可燃冰在0℃时，只需海水产生29个标准大气压即可生成，

所以可燃冰形成的气压为p=29X1义10%=2.9X10fiPa,

根据的得海水的深度：

__p__________2.9X10"Pa_________

h=pg=1.0X10：ikg/m'X10N/kg=290m；

(3)浮力产生的原因是上下表面的压力差，即?滓=尸卬一尸向下，

当可燃冰的底部与海底紧密相连时，尸仆=0,其受到海水的浮力为0;

(4)0.5nf的可燃冰分解出的天然气为:X164m3=82m3,

甲烷最少为：82m'X80%=65.6m：，

甲烷完全燃烧放出的热量：

0放=g65.6m3X4.2X107J/m3=2.7552X109J,

水吸收的热量与甲烷完全燃烧放出的热量相等，即。吸=2.7552X1O"J,

根据。=cmX，得水的质量为:

=___________2.7552X10:

=8.2X10：tkg

△,=4.2X10：iJ/(kg«)X(100℃-20℃)o

故答案为：(1)甲烷和水；(2)290；(3)0；(4)8.2X103,

15.太阳能具有环保、可再生等优点，某品牌太阳能热水器在一天的有效照射时间内，将热水

器中质量为50kg、初温为15℃的水升高到55℃。(水的比热容。水=4.2X10：'j/kg・℃)求：

(1)热水器中水吸收的热量Q

(2)若改用焦炭来加热这些水，需要完全燃烧多少千克焦炭？(焦炭的热值q=3X10，J/kg,

设焦炭放出的热量全部被水吸收)

【答案】(1)热水器中水吸收的热量8.4X1O"J；(2)需要完全燃烧0.28kg焦炭。

【解析】(1)知道水的比热、质量、初温和末温，根据进行计算水吸收的热量。

(2)知道热量和热值，根据。放=收计算质量。

(1)水吸收的热量：

Q=cm(f-io)=4.2X1O'J/(kg«℃)X50kgX(55℃-15℃)=8.4X106J；

(2)改用焦炭来加热这些水，设焦炭放出的热量全部被水吸收，

则焦炭燃烧放出的热量：0,&=g8.4Xl(/j,

根据飙<=/沟可得，需要完全燃烧焦炭的质量:

/QA8.4X1Q'J

m■^^3X107J/kg=0.28kg。

16.一辆汽车为某高速公路做通车测试。汽车以120km/h的速度匀速通过60km的水平路段，消

耗汽油3kg,发动机的效率是30%.求：(g取10N/kg,汽油的热值g=4.6XlO’J/kg)

(1)汽车行驶时间。

(2)汽油完全燃烧释放的热量。

(3)汽车牵引力做功的功率。

【答案】(1)0.5h(2)1.38X108J(3)2.3X10'W

【解析】

cc60km

(1)由宁可得，汽车通过这段路程所需的时间：t=-=..,,=0.5h；

tv120km/hon

(2)汽油完全燃烧释放的热量：4>=®<7=3kgX4.6Xl07J/kg=1.38X10sJ；

(3)由〃=二可得，牵引力所做的功：勺〃g30%X1.38X10'J=4.14X101：

汽车牵引力做功的功率：0若^=2.3X10%。

VU.0人«JOUUS

［高频考题实战练］

17.(2021•山东泰安市•中考真题)利用一燃气热水器对10kg、20℃的水进行加热时，完全

燃