2024年人教版初中物理讲义-热机的效率 知识讲解（解析版）

14.2热机的效率(考点解读)(解析版)

，和鹤导航

考点1燃料的热值及其计算

热机的效率考点2热机的效率

考点3有关热机的计算

匐知然点将解

1、燃料的热值及其计算

(1)热值概念：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，符号时g。

①对于气体燃料而言，热值的定义是1的某种燃料完全燃烧时放出的热量。

②热值是燃料的一种属性。

(2)热值单位：焦/千克(J/kg),读作焦每千克。

(3)公式：Q=mq

M——燃料的质量一一单位千克(kg)；

q——燃料的热值一一单位焦/千克(J/kg);

Q——燃烧放出的热量一一单位焦耳(J)。

(4)热值的物理意义：热值表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量的多少，如木

炭的热值为3.40X1()7j/kg。

(5)同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值不同。

2、热机的效率

(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：n=-xioo%,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）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。

（3）提高热机效率的方法：①尽量让燃料充分燃烧；②设法利用废气的能量；③减少能量

损失；④保证良好的润滑。

3、有关热机的计算

（1）热机一个工作循环中对外做功年,活塞往复2次,曲轴转2周,飞轮转2圈。

（2）对于公式“=%*100%可推导出的公式：〃=%围xl00%=耳里X100%

Q总Q&qm

窗典例今航+变K制秣

【考点1燃料的热值及其计算】

【典例1-1】（2023•海州区一模）一瓶酒精用去三分之一，则剩余酒精的密度、比热容和热

值（）

A.都不变

B.都变为原来的三分之二

C.密度不变，热值、比热容变为原来的三分之二

D.密度、比热容不变，热值变为原来的三分之二

【答案】A

【分析】密度、比热容、热值是物质（燃料）的一种特性，它们的大小与物体的质量和

体积均无关系。

【解答】解：将一瓶酒精，用去三分之一后，质量减少，体积减小，但物质的种类没有

变化，所以密度、比热容和热值都不变。

故选：Ao

【典例1-2】（2023•临沧三模）现在有些农村地区还是使用干木柴来烧水做饭，某次烧水时

完全燃烧了2.1kg干木柴，产生的热量为2.52XI（）7j；干木柴在燃烧过程中，其热

值大小不变（选填“增大”、“减小”或“不变”）。（q干木条=L2X107j/kg）

【答案】2.52X107；不变。

【分析】已知干木材的质量和热值，根据公式、放=4111可求出完全燃烧干木柴放出的热

量；

热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与其是否燃烧和燃烧是否充分无关。

【解答】解：完全燃烧2.1kg的干木柴所放出的热量为：Q放=111木柴q=2.1kgX1.2X107J/kg

=2.52X107J；

热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与其是否燃烧和燃烧是否充分无关，干木柴

在燃烧过程中热值不变。

故答案为：2.52X107；不变。

【典例1-3】(2023•蒙阴县二模)高速铁路的广泛应用，使人们的出行更加快捷。放假期间，

小明与家人乘坐高铁去游玩。如图是他们乘坐的高铁列车，如表是列车的部分参数。

(1)满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压强是多少？

(2)列车在水平轨道上匀速行驶Imin,通过3000m路程，所受阻力是其满载时重力的

0.01倍，此过程中牵引力的功率是多少？

(3)该车运行1km耗电L075X1()8J,若这些电能全部由燃烧柴油来获得，列车行驶1km

需要消耗多少柴油？(q柴油=4.3Xl()7j/kg,g=10N/kg)

满载时总质量1200t

车轮与铁轨接触总面积In?

最高时速360km/h

【答案】(1)满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压强是L2Xl()7pa：

(2)此过程中牵引力的功率是6X1()6W；

(3)列车行驶1km需要消耗2.5kg的柴油。

【分析】(1)满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压力和自身的重力相等，根据F

=G=mg求出其大小，再根据p=W求出对轨道的压强；

(2)求出实际运行速度，列车在水平轨道上做匀速直线运动时处于平衡状态，受到的牵

引力和阻力是一对平衡力，根据F=f=0.01G求出牵引力的大小，利用P=y_=』W=Fv

tt

求出此过程中牵引力的功率;

（3）根据题意可知柴油完全燃烧释放的热量，根据Q=mq求出所需柴油的质量。

【解答】解：（1）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压力：

F=G=mg=1200X103kgX10N/kg=1.2X107N,

7

12A1N

对轨道的压强：p=—=-'0=1.2X107Pa,

SIrn2

（2）实际运行速度：丫=且=,°°°1n=50m/s,

t60s

因列车在水平轨道上做匀速直线运动时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡

力，

所以，列车受到的牵引力：

F'=f=0.01G=0.01X1.2X107N=1.2X105N,

此过程中牵引力的功率：

P=I.=：Z£=Fv=1.2X105NX50m/s=6X106W：

tt

（3）列车行驶1km需要完全燃烧柴油释放的热量：

Q«t=W'=1.075X108J,

由Q放=11^）可得,所需柴油的质量：

M8

m2==1-Q75XIQJ=25KGO

q4.3X107j/kg

答：（l）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压强是1.2X107pa：

（2）此过程中牵引力的功率是6X1（）6W；

（3）列车行驶1km需要消耗2.5kg的柴油。

【变式1-1］（2023•什那市模拟）2023年4月2日16时48分，天龙二号遥一运载火箭在我

国酒泉卫星发射中心成功首飞成功。将搭载的爱太空科学号卫星顺利送入预定轨道，发

射任务获得圆满成功。对运载火箭说法正确的是（）

A.火箭上升的过程中动能不变，重力势能增大

B.火箭选用液态氢作燃料，主要是因为液态氢具有较大的比热容

C.火箭升空时不受重力的作用

D.火箭升空是将燃料的内能转化成了机械能

【答案】D

【分析】A、火箭加速升空过程中，质量不变，速度增大，动能等大；高度增加，重力势

能增大；

B、主要是因为液态氢具有较大的热值；

C、火箭升空时受重力的作用；

D、火箭升空是将燃料的内能转化成了机械能。

【解答】解：A、火箭加速升空过程中，质量不变，速度增大，动能等大；高度增加，重

力势能增大，故A错误；

B、火箭选用液态氢作燃料，主要是因为液态氢具有较大的热值，故B错误；

C、火箭升空时受重力的作用，故C错误；

D、火箭升空是将燃料的内能转化成了机械能，故D正确。

故选：D。

【变式1-2](2023・花山区二模)镁粉易燃,属于危险化学品。金属镁的热值约为2.5义1。7入8,

14kg的镁粉完全燃烧释放的热量全部被1000kg空气吸收，可以使空气升温500℃o

[空气的比热容取0.7X103J/(kg-℃)]o

【答案】500

【分析】根据、放=411!得出14kg的镁粉完全燃烧释放的热量，根据、吸=(2放得出空气

吸收的热量，由Q吸=cmAt得水空气升高的温度。

【解答】解：

14g的镁粉完全燃烧释放的热量Q放=401=2.5乂l()7j/kgx14kg=3.5X108J；

空气吸收的热量Q吸=(2放=3.5Xl()8j；

由(2吸=(：11141得，

水空气升高的温度At=£y_=---------3.5*10叮----------=500℃o

由0.7X103J/(kg-Dx1000kg

故答案为：5000

【变式1-3](2023•丹阳市校级模拟)小华利用三套完全相同的装置完成热学实验，如图1

所示，液体1和2的质量相同，燃料A和B的质量也相同。

（1）丙装置在安装时的一处错误是温度计的玻璃泡没有全部浸没被测液体中，重

新安装后，小华所测液体的初温均如图2所示，示数为24℃；

（2）同时点燃三套装置的燃料对液体进行加热，每隔半分钟记录液体升高的温度AT,

直至燃料全部烧完。小华根据记录的数据绘制出对应装置升高温度与时间关系图线，如

图3所小；

①通过图1中的甲、丙两个装置可比较液体1和液体2的比热容，根据图3中所绘

制的图线分析：液体甲的比热容大。

②分析图线可知：燃料A和B的热值之比为3：4（设燃料完全燃烧且放出的热量

全被液体吸收）。

【答案】（1）温度计的玻璃泡没有全部浸没被测液体中；24；（2）①甲、丙；甲；②3：

4。

【分析】（1）温度计的玻璃泡要全部浸没被测液体中；根据分度值确定温度计的示数;

（2）①比较液体1和液体2的比热容，应选用相同的加热装置加热相同时间，观察两种

物质的温度变化量;

相同的加热装置，加热相同时间，温度变化量小的液体比热容大。

②根据乙、丙可知，燃料完全燃烧后，液体2升高的温度变化量之比，根据Q^=cmAt

可知液体2吸收的热量之比；设燃料完全燃烧且放出的热量全被液体吸收，燃料A和B

的质量也相同，根据Q8i=qm可知，燃料A和B的热值之比。

【解答】解：(1)温度计的玻璃泡要全部浸没被测液体中，丙装置在安装时的一处错误

是温度计的玻璃泡没有全部浸没被测液体中；重新安装后，小华所测液体的初温均如图2

所示，示数为24℃；

(2)①比较液体1和液体2的比热容，应选用相同的加热装置加热相同时间，观察两种

物质的温度变化量，通过图1中的甲、丙两个装置可比较液体1和液体2的比热容；

液体1和2的质量相同根据图3中所绘制的图线分析，加热相同时间，甲的温度变化量

较小，液体甲的比热容大。

②根据乙、丙可知，燃料完全燃烧后，液体2升高的温度变化量之比为：30℃：40℃=3：

4,根据Q吸=cmAt可知液体2吸收的热量之比为：3：4；

设燃料完全燃烧且放出的热量全被液体吸收，燃料A和B的质量也相同，根据、放=4111

可知，燃料A和B的热值之比为：3：4。

故答案为：(1)温度计的玻璃泡没有全部浸没被测液体中；24；(2)①甲、丙；甲；②3：

4o

【变式1-4](2023•柳州一模)一个体重为600N的人，从大厦的1楼步行至第11楼共升高

了30m,用时2min。那么：

(1)他克服重力做了多少焦耳的功？

(2)他克服重力做功的功率是多大？

(3)完成以下计算可以帮助我们认识汽油的热值的大小：汽油的热值约为4.5X1071/1%。

如果汽油完全燃烧获得热量的焦耳数和上述功相等，需要汽油的质量是多少？

【答案】(1)他克服重力做了18000J的功；

(2)他克服重力做功的功率是150W；

(3)需要汽油的质量是4X1(T4kg。

【分析】(1)根据W=Gh得出他克服重力做的功；

(2)根据P=¥_得出他克服重力做功的功率；

t

(3)根据Q放=0得出汽油完全燃烧获得的热量，根据m=2曳得出需要燃烧汽油的质

q

量。

【解答】解：(1)他克服重力做功：W=Gh=600NX30m=18000J；

（2）他克服重力做功的功率P=.=18°0°J=150W；

t2X60s

（3）汽油完全燃烧获得热量QsinWnlSOOOJ,

需要燃烧汽油的质量：m=%=一圆券——=4X10-4kgo

q4.5X107j/kg

答：（1）他克服重力做了18OOOJ的功；

（2）他克服重力做功的功率是15OW；

（3）需要汽油的质量是4X10」,kg。

【考点2热机的效率】

【典例2-1】（2023•雁塔区校级模拟）下列说法其中正确的是（）

A.温度越高的物体，内能越大

B.水和酒精混合后总体积减少表明分子间有引力

C.我国“长征五号B”大型运载火箭使用氢作燃料，是因为氢的热值大

D.小明认为随着科技发展，内燃机效率可以达到100%

【答案】C

【分析】（1）内能的大小与物体的质量、温度、状态等有关；

（2）分子之间存在着相互作用的引力和斥力，分子之间存在着间隙；

（3）运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，与其他燃料

相比完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量；

（4）由于存在能量损失，任何机械的效率都小于100%。

【解答】解：A、内能的大小与物体的质量、温度、状态等有关，温度越高的物体内能不

一定越大，故A错误；

B、水和酒精混合后总体积减少，表明分子间有间隙，故B错误；

C、运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较大的热值，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，故C正确；

D、内燃机不能排除机械间的摩擦，不能排除热量的散失，所以机械效率不会达到100%,

故D错误。

故选Co

【典例2-2】（2023•朝阳区校级三模）小明一家五一假期自驾游，在高速公路上匀速行驶时，

小明发现路边有确认车距的标志牌，从确认标志牌0m到200m,车行驶只用了8秒钟，

则车行驶的速度为25m/s；小明发现前面一辆汽车排出“黑烟”，这时汽车发动机的

效率降低。

【答案】25；降低。

【分析】（1）从交通标志牌上可以看出通过的距离，已知通过的时间，根据公式丫=且可

t

求开车的速度；

（2）热机的效率是指用来做有用功的能量占燃料完全燃料放出的总能量的百分比，据此

结合现象可分析对效率的影响。

【解答】解:汽车的速度：

丫=旦=2101rl=25m/s；

t8s

汽车发动机工作时将内能转化为机械能，冒“黑烟”说明燃烧不充分，说明消耗相同的

燃料，做的有用功少，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值变小，

所以效率降低。

故答案为：25；降低。

【变式2-1]（2023•西区二模）一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路

面上匀速行驶时，发动机的实际输出功率为20kW。若小汽车行驶的路程为108km,已知

汽油的热值q=4.6XICfj/kg。小汽车发动机的效率为25%„则下列说法正确的是（）

A.运动的时间为lh

B.发动机所做的有用功为1.08X108j

C.汽车所受的阻力为2000N

D.消耗汽油的质量为5kg

【答案】B

【分析】（1）已知汽车的行驶速度和行驶的距离，根据公式v=且可求运动时间；

t

（2）己知发动机的实际功率和行驶的时间，根据公式亚=此可求发动机所做的有用功；

（3）根据F=E计算出牵引力，然后根据二力平衡的条件汽车汽车所受的阻力；

V

W有用

（4）根据效率T1=—100%求出汽油完全燃烧释放的热量，然后根据Q放=4111可

Q放

求汽油的质量。

【解答】解：A.根据丫=旦可知，汽车的运动时间为：tY=1°8km=i.5h=5400s,

tv72km/h

故A错误；

B.发动机所做的有用功为：W=Pt=20X1000WX5400s=1.08X108J,故B正确；

C.汽车的速度v=72km/h=20m/s,根据公式P=上心=Fv可知，汽车的牵引力：F

tt

3

=E=2°X1°W=10O0N,根据二力平衡的条件汽车汽车所受的阻力为f=F=1000N,

v20m/s

故C错误；

D.根据效率n=!鱼曳可得汽油完全燃烧释放的热量Q放O8X1O8J=

Q放r\25%

4.32X10%,

432><

根据Qa=qm可得汽油的质量m=-1°J^9.4kg,故D错误。

q4.6Xio7j/kg

故选：Bo

【变式2-2](2023•合阳县一模)早在宋朝时期，我国就发明了如图所示的“走马灯”。点

燃底部蜡烛，在热空气上升驱动扇叶转动的过程中，其能量的转化方式与四冲程汽油机

的做功冲程相同。某单缸四冲程柴油机对外做功4.3Xl()8j时，消耗的柴油质量为

25kg,已知柴油的热值为4.3XIffJ/kg,则此柴油机的效率为40%。

【答案】做功；40%。

【分析】点燃底部蜡烛，在热空气上升驱动扇叶转动的过程中，内能转化为机械能；四

冲程汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能；

根据Q放=m油q油得出柴油完全燃烧放出的热量，根据n=得出该柴油机的热机效率。

Q放

【解答】解：点燃底部蜡烛，在热空气上升驱动扇叶转动的过程中，内能转化为机械能，

四冲程汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能，其能量的转化方式与四冲程汽油机的

做功冲程相同。

柴油完全燃烧放出的热量Q放=m油q；*=25kgX4.3X107J/kg=1.075X109J,

g

43x10

故该柴油机的热机效率T]=-^―X100%=-JX100%=40%o

Q放1.075X10。

故答案为：做功；40%。

【变式2-3]（2023•洛阳一模）冰雪运动越来越受到人们的喜爱，小明一家寒假期间去滑雪

场游玩，看到一辆雪地摩托车，如图所示。其空车质量为100kg,静止时与雪地接触的总

面积为0.2m2o试问：

（1）该车装有宽大的履带，目的是为了减小压强。

（2）该车载着质量为50kg的人静止时，对水平雪地的压强为多少？（g取10N/kg）

（3）该车以36km/h的速度在水平雪地上匀速直线行驶2h,行驶过程中车所受阻力大小

恒为800N,共消耗燃油3.6kg。则该车的效率为多少？（燃油的热值q=4.0Xl（）7j/kg）

【答案】（1）减小压强；

（2）该车载着质量为50kg的人静止时，对水平雪地的压强7500Pa；

（3）该车的效率为40%。

【分析】（1）当压力一定时，受力面积越大，压强越小；

（2）根据G=mg求出车和人的总重力，车对雪地的压力等于车和人的总重力，根据p

=£求出车对水平雪地的压强；

S

（3）根据速度公式求出车行驶的路程；车匀速行驶时，车的牵引力与受到的阻力是一对

平衡力，根据二力平衡条件可知车的牵引力，根据W=Fs求出牵引力所做的功；根据Q

放=mq求出燃油完全燃烧放出的热量，根据效率公式求出该车的效率。

【解答】解：（1）该车装有宽大的履带，是在压力一定时，通过增大受力面积的方法来

减小对地面的压强；

(2)车和人的总重力：6总=111总8=(m人+m车)g=(50kg+100kg)X10N/kg=1500N,

车对雪地的压力：F=G息=1500N,

该车载着质量为50kg的人静止时，对水平雪地的压强：p=£=国粤=7500Pa；

s0.2m2

(3)由丫=且可知，车行驶的路程：s=vt=36km/hX2h=72km=7.2X104m,

t

车匀速行驶时，车的牵引力与受到的阻力是一对平衡力，

根据二力平衡条件可知，车的牵引力：F牵=f=800N,

牵引力所做的功：W=F牵s=800NX7.2X104m=5.76X107J,

78

燃油完全燃烧放出的热量：Qi!(=mq=3.6kgX4.0X10J/kg=1.44X10J,

76X17

该车的效率：n==0J=40%o

Q放1.44X1C|8J

答：(1)减小压强；

(2)该车载着质量为50kg的人静止时，对水平雪地的压强7500Pa；

(3)该车的效率为40%。

【考点3有关热机的计算】

【典例3-1】(2023•尉氏县一模)汽油机是传统小汽车的“心脏”某四冲程单缸汽油机的曲

轴在Imin内转了1200转，该汽油机的汽缸横截面积为S,活塞冲程长为L,满负荷工作

时做功冲程中燃气的平均压强为P。则()

A.做功冲程中将机械能转化为内能

B.汽油机活塞每秒做功600次

C.汽油机满负荷工作Imin做功为1200pSL

D.汽油机满负荷工作时做功的功率为10pSL

【答案】D

【分析】(1)汽油机的压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能；

(2)汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2转，对外做功1次；

(3)根据p=1求出燃气的平均压力，根据W=FL求出一个工作循环所做的功，据此

求出汽油机满负荷工作Imin所做的功；

(4)根据P=更求出汽油机满负荷工作时做功的功率。

t

【解答】解：A、汽油机的做功冲程将内能转化为机械能，故A错误;

B、四冲程单缸汽油机的曲轴在Imin内转了1200转，则曲轴每秒转了20转，由于汽油

机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2转，对外做功1次，所以该汽油机活塞

每秒做功10次，每分钟做功600次，故B错误；

C、由p.可知，燃气的平均压力：F=pS,

一个工作循环所做的功：W=FL=pSL,

汽油机满负荷工作Imin所做的功：W,a=600W=600pFL,故C错误；

D、汽油机满负荷工作时做功的功率：P=^=6Q0pFL=10pSL,故D正确。

t1X60S

故选：D。

【典例3-2】（2023•汕尾二模）在汽油机的四个冲程中，机械能转化为内能的是压缩冲

程，如图所示，汽油机正在进行的是做功冲程。若该汽油机的飞轮转速为1800r/min,

则它1s完成60个冲程。

【答案】压缩；做功；60。

【分析】（1）汽油机的一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个

冲程组成；机械能转化为内能的是压缩冲程，内能转化为机械能的是做功冲程；

（2）根据活塞和气门的情况判断出图中是哪一冲程；

（3）汽油机在一个工作循环中，经历4个冲程，曲轴转2圈，飞轮转2周，做功一次,

据此结合飞轮转速求该汽油机1s完成的冲程数。

【解答】解：在内燃机的工作过程中，压缩冲程是将机械能转化为内能的过程；

图中两气门都关闭、活塞向下运动，所以是做功冲程；

四冲程汽油机的飞轮转速为1800r/min,则该汽油机的飞轮每秒钟转30圈。因为一个工

作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，所以飞轮转30圈共完成，60个冲程。

故答案为：压缩；做功；60o

【变式3-1］（2023春•海州区校级月考）某品牌汽车以72km/h的速度匀速行驶时，仪表盘

显示发动机转速是1800r/min,若做功冲程每次做功6000J,则下列有关该汽车发动机的

说法错误的是（)

A.每秒完成60个冲程

B.每秒对外做功15次

C.发动机提供的牵引力为4500N

D.发动机的输出功率是80kW

【答案】D

【分析】（1）汽车发动机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1

次；

（2）知道做功冲程每次所做的功，利用P=以求出发动机的输出功率；根据P=^=胆

ttt

=Fv求出发动机提供的牵引力。

【解答】解：AB、发动机转速是1800r/min=30r/s,即发动机的飞轮每秒转30圈，由于

汽车发动机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以该汽

车发动机每秒完成60个冲程，对外做功15次，故AB正确；

CD、发动机的输出功率:P=2=15X6000J=9Xl（）4w=90kW,汽车的速度v=72km/h

tIs

=20m/s,

4

由P=N=匡=Fv可知，发动机提供的牵引力：F=P.=9X10W=4500N,故C正

ttv20m/s

确、D错误。

故选：D。

【变式3-2］（2023•苍溪县模拟）汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用

汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，汽油机一个工作循环正确

的顺序是：丁、甲、丙、乙，若汽油机飞轮的转速为3600r/min,则在1s内，汽油

机对外做功的次数是30次。

甲乙丙丁

【答案】丁、甲、丙、乙；300

【分析】（1）四冲程汽油机一个工作循环有四个冲程，顺序依次为：吸气冲程、压缩冲

程、做功冲程和排气冲程；根据进气门、排气门的打开和关闭情况、活塞运动的方向确

定冲程，并排序；

（2）汽油机的一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次。

【解答】解：（1）由图甲可知，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程；

由图乙可知，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程；

由图丙可知，进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程；

由图丁可知，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，为吸气冲程；

所以汽油机一个工作循环正确的顺序是：丁、甲、丙、乙；

（2）汽油机飞轮的转速为3600r/min=60r/s,即飞轮每秒转60圈，

由于汽油机的一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以在

1s内，汽油机对外做功的次数是30次。

故答案为：丁、甲、丙、乙；30o

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一、选择题。

1.（2023•玄武区一模）如图所示，用相同装置进行下列两个实验：①探究不同物质吸热升

温的现象；②比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量。以下判断正确的是（）

温度计温度计

液体a・液体a/液体b

，虹，燃料1

燃料2

A.利用甲、乙装置可以完成实验①

B.实验①中的研究对象是烧杯中的液体，实验②中的研究对象是燃料

C.两个实验中，都需要天平和秒表

D.实验①中通过升高温度比较吸热多少，实验②中通过加热时间比较放热多少

【答案】B

【分析】探究不同物质吸热升温的实验时，要保证选取相同质量的同种燃料和相同质量

的不同液体；探究不同燃料燃烧放热能力时，要保证选取相同质量的相同液体和相同质

量的不同燃料进行实验，据此分析找出符合条件的选项。

【解答】解：A.甲、乙装置的燃料不同，可以比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热

量，完成实验②，故A错误；

B.实验①是探究不同物质吸热升温的现象，研究对象是烧杯中的液体，实验②是比较质

量相等的不同燃料燃烧时放出的热量，研究对象是燃料，故B正确；

C.实验①不需要秒表，实验②需要秒表，两个实验都需要天平，故C错误；

D.实验①中通过加热时间比较吸热多少，实验②中通过升高的温度比较放热多少，故D

错误。

故选：Bo

2.（2023•临渭区一模）羊肉泡馍是陕西一道地方传统的名小吃，它料重味醇肉烂汤浓，营

养丰富，香气四溢，食后回味无穷。下列有关说法正确的是（）

A.刚出锅的羊肉泡馍温度约为10℃

B.用燃气灶煮馍时，调大火力可以提高燃气的热值

C.不敢大口喝热气腾腾的汤，因为汤里含有的热量多

D.羊肉泡馍香气四溢，说明分子在永不停息地做无规则运动

【答案】D

【分析】（1）陕西地区，沸水的温度约为100℃;

（2）热值是燃料的一种特性，其大小与燃料的种类有关，而与质量大小、燃烧程度无关;

（3）热量是过程量，不能说“含有”、“具有”；

（4）一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。

【解答】解：A.刚出锅的羊肉泡馍温度约为100℃,故A错误；

B.热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与火力大小无关，调大火力不能提

高燃气的热值，故B错误；

C.不敢大口喝热腾腾的汤，是因为汤的温度较高，热量是过程量，不能说含有的热量多，

故c错误；

D.羊肉泡馍香气四溢说明分子在永不停息地做无规则运动，故D正确。

故选：D。

3.（2022秋•青山区期末）现实生活中，我们经常看到消防战士不顾危险，保护人民的生命

和财产。下列关于油桶爆炸火灾现场的解释中正确的是（）

A.爆炸后现场冒起的黑烟是扩散现象

B.油桶爆炸过程与汽油机的做功冲程原理相同

C.离爆炸现场较远的地方也能闻到很大的汽油味，这说明分子间存在相互作用的斥力

D.汽油的热值是4.6Xl（）7j/kg,说明1kg汽油燃烧所放出的热量是4.6Xl（）7j

【答案】B

【分析】（1）在物理学中，把物体位置的变化叫机械运动；

（2）在汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能；

（3）不同物质接触时分子彼此进入对方的现象叫扩散，扩散现象说明分子在永不停息地

做无规则的运动；

（4）1kg（或In?）某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫这种燃料的热值。

【解答】解：

A、爆炸后现场冒起的黑烟是固体颗粒的机械运动，不是扩散现象，故A错误；

B、油桶爆炸时，汽油燃烧产生的燃气膨胀做功，内能转化为机械能，与汽油机做功冲程

的能量转化相同，故B正确；

C、离爆炸现场较远的地方也能闻到很大的汽油味，是扩散现象，说明分子在不停地做无

规则运动，故C错误；

D、汽油的热值是4.6X1071/^,说明1kg汽油完全燃烧所放出的热量是4.6Xl（）7j,少了

“完全”，故D错误。

故选：Bo

4.（2022秋•东丽区期末）一台四冲程汽油机曲轴的转速为1200r/min,此汽油机每秒钟完

成的工作循环是（

A.40个B.20个C.10个D.5个

【答案】C

【分析】四冲程汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次。

【解答】解：四冲程汽油机曲轴的转速为1200r/min=20r/s,即汽油机每秒曲轴转20圈，

由于四冲程汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所

以汽油机每秒钟完成的10个工作循环。

故选：Co

5.（2023•南海区二模）如图所示为常用四冲程汽油发动机的某个冲程示意图，下列说法正

确的是（）

A.如图所示冲程为汽油机的做功冲程

B.如图所示冲程中燃气对外做功内能增大

C.如图所示冲程是机械能转化为内能

D.汽油机轻便且工作效率可达100%

【答案】A

【分析】（1）根据汽油机的进气门、排气门的打开和关闭情况，活塞的运动方向判断汽

油机的冲程；

（2）燃气对外做功内能减小，温度降低；

（3）汽油机的做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能；

（4）由于存在能量的损失，热机效率永远小于100%。

【解答】接：ABC、由图可知，进气门和排气门都关闭，火花塞点火，燃气推动活塞向

下运动，汽油机处于做功冲程，在这个过程中，燃气对活塞做功，将内能转化为机械能，

燃气的内能减小，温度降低，故A正确、BC错误；

D、热机在工作过程中总是存在能量的损耗，所以热机效率永远小于100%,故D错误。

故选：Ao

6.（2023•宜兴市模拟）下列有关汽油机的说法正确的是（)

A.采取有效措施、汽油机效率能达到100%

B.除了做功冲程，其余三个冲程均是靠飞轮的惯性来完成

C.汽油机的压缩冲程，主要是用热传递的方法增加了气缸内的物质的内能

D.某台汽油机飞轮的转速为2400r/min,在1s内该汽油机做功10次

【答案】B

【分析】（1）用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值叫热机效率；

（2）内燃机有四个冲程，只有做功冲程是机械获得动力的冲程，其它三个冲程依靠飞轮

惯性来完成；

（3）改变物体内能的两种方式：做功和热传递；

（4）汽油机的1个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次。

【解答】解：A、用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值叫热机效率，无

论科技如何发展，热机的效率可以提高，总存在摩擦、要做额外功，效率一定不会达到

100%,故A错误；

B、汽油机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；做功冲程把内能转

化为机械能，对外提供动力；其他三个冲程要靠飞轮的惯性来完成，故B正确；

C、汽油机的压缩冲程，主要是用做功的方法增加了气缸内的物质的内能，故C错误；

D、汽油机飞轮的转速为2400r/min=40r/s,即飞轮每秒转40圈，由于汽油机的1个工作

循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以，在1s内，该汽油机完成

80个冲程，对外做功20次，故D错误。

故选：B。

7.（2022秋•益阳期末）某单缸四冲程汽油机的飞轮转速是2400r/min,下列关于该汽油机

的说法正确的是（）

A.Imin完成吸气冲程2400次

B.Imin完成2400个冲程

C.1s完成20个工作循环

D.1s对外做功40次

【答案】C

【分析】四冲程汽油机的1个工作循环中，完成4个冲程，曲轴和飞轮转2圈，对外做

功1次，结合汽油机的飞轮转速得出正确选项。

【解答】解：四冲程汽油机的1个工作循环中，完成4个冲程，曲轴和飞轮转2圈，对

外做功1次。

AB,四冲程汽油机的飞轮转速为2400r/min,则该飞轮Imin转2400圈，完成1200个工

作循环，完成吸气冲程1200次，完成4800个冲程，故AB错误；

CD、2400r/min=40r/s,则该飞轮每秒钟转40圈，完成20个工作循环，对外做功20次，

故C正确、D错误。

故选：Co

二、填空题。

8.（2023•临潼区三模）在四冲程汽油机中，将机械能转化为内能的冲程是压缩冲程;

汽车发动机工作时，当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率

降低（选填“升高”、“不变”或“降低”低发动机散热器常用水做冷却剂，因为水的比

热容较大。

【答案】压缩；降低；比热容。

【分析】（1）在四冲程汽油机中，做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转

化为内能；

（2）热机效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出热量的比值，比值越大，

热机效率越高；

（3）水的比热容较大，相同质量的水和其它物质相比，升高相同的温度，水吸收的热量

较多。

【解答】解：在四冲程汽油机中，将机械能转化为内能的冲程是压缩冲程；

汽车发动机工作时，当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，则用来做有用功的能

量减少，而消耗的汽油相同（消耗的总能量相同），所以发动机效率将降低；

发动机散热器常用水做冷却剂，因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质相比，

升高相同的温度，水吸收的热量较多，冷却效果较好。

故答案为：压缩；降低；比热容。

9.（2023•禅城区二模）一台单缸四冲程内燃机正常工作时的转速为1800r/min,该内燃机每

秒做功15次,如图所示的单缸四冲程汽油机正处于做功冲程。汽油机是汽车

的“心脏”，气缸外面有“水套”，汽车行驶时水的温度会升高，水的内能会增大，这是

通过热传递方式改变水的内能。

既

【答案】15；做功；热传递。

【分析】（1）内燃机完成1个工作循环，经历四个冲程，飞轮转2转，对外做功1次；

（2）由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程;

（3）改变内能的方式有做功和热传递，热传递是能量的转移过程，做功是能量的转化过

程，两种方式是等效的。

【解答】解：（1）1800r/min=30r/s,即该内燃机的飞轮每秒转30转，由于飞轮转2转，

对外做功1次，所以内燃机每秒对外做功15次；

（2）如图，进气门和排气门都是关闭的，火花塞放出电火花，活塞下行，所以该冲程为

做功冲程；

（3）气缸外有一个水套，气缸被水包围着，水从气缸吸收热量，温度升高，水的内能会

增大，这是通过热传递的方式改变水的内能。

故答案为：15；做功；热传递。

10.（2023•肥西县模拟）内燃机的一个工作循环有四个冲程，某台汽油机飞轮的转速为

2400r/min,在Is内，活塞对外做功20次。

【答案】20。

【分析】四冲程内燃机在一个工作循环中曲轴转2圈（飞轮转2圈），完成4个冲程，并

对外做功1次。

【解答】解：

某台汽油机飞轮的转速为2400r/min=40r/s,即每秒钟飞轮转40圈，

因为一个工作循环中飞轮转2圈，对外做功1次，所以，该汽油机在1s内活塞对外做功

20次。

故答案为：20。

11.（2023•韩城市二模）2022年11月29日，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号遥F运

载火箭发射升空，运载火箭用液态氢作为燃料，因为液态氢具有较高的热值；并于

11月30日成功对接天和核心舱，如图所示。对接后，以核心舱为参照物，神舟十五号载

人飞船是静止(填“运动”或“静止”)的。

【答案】热值；静止。

【分析】热值是指1千克的某种燃料完全燃烧后释放的能量，燃料的热值越大，在完全

燃烧相同质量的燃料时，释放出的热量越多；

判断物体是运动还是静止，分析物体和参照物之间的位置是否发生变化。

【解答】解：运载火箭用液态氢作为燃料，原因是液态氢具有较大的热值，完全燃烧相

同质量的液态氢时，可以释放出更多的热量；

神舟十五号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱，对接后，以核心舱为参照物，神舟

十五号飞船与核心舱的位置没有发生变化，所以神舟十五号载人飞船是静止的。

故答案为：热值；静止。

12.(2023•海州区一模)用天然气热水器将5kg的水升温20℃,此过程中水吸收的热量是

4.2X1Q5J,至少需要燃烧全01nP的天然气,已知c水=4.2Xl()3j/(kg・℃),q天然

^=4.2X107J/m3o实际用气量大于这个值，除了天然气燃烧放出的热量没有全部被水吸

收这个原因外，还有什么原因？会被容器、空气吸收。

【答案】4.2X105；0.01；会被容器、空气吸收。

【分析】知道水的质量、升高的温度，利用、吸=«11最计算出水吸收的热量；

天然气完全燃烧放出的热量等于水吸收的热量，即Q放=(2吸，利用Q放=丫4计算出天然

气的体积；

天然气完全燃烧放出的热量一部分被水吸收，还会被容器、空气吸收。

【解答】解：(1)水吸收的热量：Q吸=5km水At=4.2X103j/(kg・℃)X5kgX20℃=

4.2X105J；

根据题意可知，天然气完全燃烧放出的热量等于水吸收的热量，即Q放=(2吸=4.2><1051；

由Qsc=Vq可知，天然气的体积：V=Q放=4.2X[''=。。而。

q天然气4.2X107J/m3

天然气完全燃烧放出的热量一部分被水吸收，还会被容器、空气吸收。

故答案为：4.2X105；0.01；会被容器、空气吸收。

13.(2023•安徽模拟)为了知道某种燃料的热值，小明用完全相同的装置分别加热初温为

20℃、质量为1kg的水，不计热量损失。如图所示是完全燃烧相同质量的燃料1、2后水

的温度随时间变化的图像，则燃料2的热值为2.25义1。7J/kg「q31=3.0Xdj/kg,

c水=4.2XlC)3j/(kg«℃)]o

【答案】2.25X107O

【分析】根据图象，利用公式Q^=cnMt及Qs^mq进行计算。

【解答】解：使用燃料1时水吸收的热量为

、吸1=。水吗21广4.2><103J/(kgOxikgX(1001C-20D=3-36><1O5J>

燃烧相同质量的燃料1、2时，因不计热量损失，燃料2的质量为

Q放1Q吸13.36Xl()5j

=0.0112kg-

m燃料2=m燃料17

q燃料1q燃料13.oxioj/kg

使用燃料2时水吸收的热量为Q吸2=ikm水△t2=4.2X103J/(kg-r)XlkgX

(80℃-20℃)=2.52X105J,

故燃料2的热值为q燃料2二Q吸2=25,J5J=2.25x107J/kg。

m燃料2m燃料20112kg

故答案为：2.25X107。

14.(2023•武进区校级一模)连日来，大风扬沙肆虐。政府各相关单位采取多项措施积极应

对极端天气