14.2 热机的效率（7大题型）（含答案解析）

14.2热机的效率知识点1燃料的热值1、燃料：可以燃烧的物质叫燃料。燃料分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。燃料在燃烧过程中，储存在燃料中的化学能转化为内能。2、比较质量相同的不同燃料充分燃烧时放出的热量①控制变量法：实验中，控制燃烧燃料的质量相同，水的质量和初温相同，通过比较燃料燃尽后水温的变化得出结论。②转换法：实验中，用水吸收的热量来表示燃料燃烧放出的热量。结论：用相同质量的煤油和莱籽油燃烧后加热相同质量的水，由数据可知，燃料燃尽后用煤油加热的水的温度升高得多，说明燃烧相同质量的煤油和莱籽油，煤油燃烧放出的热量多。3、燃料的热值①概念：把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值，热值用字母q表示。②单位：焦每千克，符号是J/kg。③物理意义：热值在数值上等于1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量。如汽油的热值为4.6x107J/kg它表示1kg的汽油完全燃烧时放出的热量是4.6X107J。【注意】燃料的热值与燃料的种类有关，每种燃料都有一个确定的热值，不同燃料的热值一般不同。4、燃料燃烧放出热量的计算若用m表示固体、液体燃料的质量，用V表示气体燃料的体积，用q表示燃料的热值，用Q表示燃料完全燃烧时放出的热量，则①固体、液体燃料完全燃烧时放出的热量：Q放②气体燃料完全燃烧时放出的热量：Q放知识点2热机的效率1、燃料的利用率①影响燃料有效利用的因素：一是燃料很难完全燃烧；二是燃料燃烧放出的热量大部分直接散失掉了，只有一少部分被有效利用。②热效率：有效利用的热量（被吸收的热量）与燃料完全燃烧放出的热量的比值叫做热效率。公式：

η=2、热机的效率①概念：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫作热机的效率。②公式：

η=W有用Q放×100%①使燃料充分燃烧。②尽量减少各种热量散失。③使用时，注意保养，定期检査，保证良好的润滑，减少因克服摩擦做功而额外消耗的能量。④加强技术创新，采用先进的工艺和技术设计制造热机。4、废气能量的利用在热机的能量损失中，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。例如，人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热，建造了热电站，这种既供电又供热的热电站，比起一般的火电站来，燃料的利用率大大提高。效率计算公式的选择①燃料燃烧加热：η=②燃料燃烧做功：η=③驱车：η=题型一对热值的理解【例1】（23-24九年级上·广东佛山·阶段练习）将一瓶酒精用去二分之一，则剩余酒精的密度、比热容和热值（）A．酒精的密度、比热容和热值都不变B．酒精的密度、比热容和热值都变为原来的三分之二C．热值不变，密度、比热容变为原来的三分之二D．热值变为原来的三分之二，密度、比热容不变【答案】A【解析】密度、比热容、燃料的热值都是物质的一种特性，它们的大小与物体的质量和体积均无关系。酒精用去二分之一后，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A符合题意，BCD不符合题意。故选A。【变式1-1】（23-24八年级上·安徽安庆·阶段练习）北京时间2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，发射任务取得圆满成功。下列说法正确的是（）A．燃料燃烧越充分，其热值就越大B．燃气对火箭做功，燃气的内能会增加C．高温高压的燃气推动火箭升空把内能转化为机械能D．用热值大的燃料，就能提高热机的效率【答案】C【解析】A．热值是燃料的一种特性，与质量和燃烧情况等无关，其热值不变，故A错误；BC．燃气对火箭做功，内能转化为机械能，燃气的内能会减小，故B错误，故C正确；D．采用热值高的燃料，其利用率不一定高，所以不一定能提高热机的效率，故D错误。故选C。【变式1-2】（24-25九年级上·全国·课前预习）关于燃料的热值，下列说法正确的是（）A．热值在数值上等于1kg某种燃料燃烧放出的热量B．10kg木炭比1kg木炭的热值大C．热值大的燃料比热值小的燃料燃烧时放出的热量多D．燃料燃烧时放出热量的多少与是否完全燃烧有关【答案】D【解析】A．燃料热值的物理意义表示单位质量的燃料完全燃烧时所释放出的热量，故A错误；BD．热值是燃料的一种特性，它代表燃料性能的优劣，热值的大小与燃料的种类有关，与燃烧程度、质量的多少以及是否燃烧等均无关，故B错误，D正确；C．由可知，燃料燃烧释放的热量与燃料的质量和热值大小都有关，质量不确定时，热值大的燃料不一定比热值小的燃料燃烧时放出的热量多，故C错误。故D正确。【变式1-3】（21-22九年级上·河南驻马店·期末）2020年9月21日13时40分，由中国航天科技集团研制的长征四号乙运载火箭再立新功，成功将海洋二号C星送入预定轨道，实现了国内运载火箭部件首次重复使用。如图，长征四号乙运载火箭在刚发射加速升空的过程中，下列说法正确的是（）A．随着火箭燃料的消耗，燃料的热值变小 B．燃料燃烧得越充分，热值越大C．燃料的机械能转化为火箭的内能 D．燃气对火箭做功，其内能会减小【答案】D【解析】AB．热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、燃烧的是否充分等无关。故AB错误；C．燃料燃烧释放自身的化学能，将化学能转化为内能，再转化为火箭的机械能。故C错误；D．高温高压的燃气对外做功，将内能转化为火箭的机械能，因此燃气的内能减小，故D正确。故选D。题型二热值的相关计算【例2】（2024·山东济宁·二模）2023年12月28日，中国南方航空公司的的一架空客A320，从广州白云国际机场起飞，经过2小时20分钟的飞行，平稳降落在济宁大安机场，标志着济宁大安机场正式通航。若飞机全程消耗5t航空煤油，则这些煤油完全燃烧放出的热量为J；飞机外壳与空气摩擦，温度升高，这是通过的方式增加内能。（航空煤油的热值为4×107J/kg）【答案】2×1011做功【解析】[1]5t航空煤油完全燃烧放出的热量Q放=qm=4×107J/kg×5×1000kg=2×1011J[2]飞机外壳与空气摩擦，温度升高，这是通过做功的方式增加内能。【变式2-1】（2024·安徽合肥·一模）如图所示，“可燃冰”作为一种新型燃料，其热值为，则完全燃烧g的“可燃冰”可以释放出的热量。【答案】500【解析】由Q放=mq知道，完全燃烧“可燃冰”质量【变式2-2】（2024·广东清远·一模）小明现有100kg干木柴，其热值为，完全燃烧掉50kg干木柴后，剩下干木柴的热值是J/kg，完全燃烧1kg干木柴放出的热量是J。质量为10kg的水，温度升高1℃，需要吸收J的热量。（比热容）【答案】【解析】[1]燃烧部分后的干木柴，其热值不变，仍为，因为热值是物质的属性，与质量无关。[2]完全燃烧1kg的干木柴放出的热量[3]10kg水吸收的热量【变式2-3】（2024·安徽宣城·一模）巴基斯坦的当地人利用传统工艺从废弃塑料里提炼出了燃料油。若从1吨废弃塑料中能提炼出168kg燃料油，燃料油的热值为，则这些燃料油完全燃烧时释放出的热量可以使kg的水温度升高45℃。[水的比热容为]【答案】【解析】168kg燃料油完全燃烧时释放出的热量这些燃料油完全燃烧时释放出的热量可以使温度升高45℃的水的质量【变式2-4】（2024·新疆乌鲁木齐·一模）某组同学利用图甲装置研究某燃料热值。先取少量燃料置于燃烧皿中，测出总质量为30g，点燃后对100g的热水加热4min立即熄灭燃料，再测得燃料和燃烧皿总质量为25.8g，并根据实验数据绘制的水温随时间变化的图像如图乙中a线所示。（1）该实验中水的沸点是℃，沸腾时水的温度；（2）已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放热量仅60%能被水吸收，0~2min内水吸收的热量为J，则该燃料的热值为J/kg。（水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），整个过程中忽略水的质量变化）【答案】（1）99不变（2）2520【解析】（1）[1][2]水沸腾时不断吸热但温度不变，不变的温度即为水的沸点，由图像可知，水沸腾时的温度为99℃，即该实验中水的沸点是99℃。（2）[1]0~2min内水吸收的热量为[2]燃烧的燃料的质量为m′=30g-25.8g=4.2g4min内水吸收的热量等于2min内水吸热的2倍，即已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放热量仅60%能被水吸收，所以燃料燃烧放出的热量为则该燃料的热值为题型三对热机效率的理解【例3】（2024·山东临沂·一模）下列关于内能、比热容、热值和热机效率的说法中正确的是（）A．用铁锅炒菜是利用了铁的比热容大的特点B．汽车长时间行驶轮胎会发热，是通过做功来改变物体内能的C．如果煤炭燃烧不完全，其热值会变小D．柴油机的功率一般比汽油机大，故柴油机的热机效率也比汽油机大【答案】B【解析】A．用铁锅炒菜是利用了铁的比热容小的特点，相同条件下，吸热升温快，故A错误；B．汽车长时间行驶轮胎会发热，是因为要克服摩擦做功导致的，是通过做功来改变物体内能的，故B正确；C．燃料的热值大小只与燃料的种类有关，与是否完全燃烧无关，故C错误；D．功率是指做功的快慢，热机的效率是输出的有用功与输入的总能量的比值，二者并无直接关系，故D错误。故选B。【变式3-1】（23-24九年级上·江苏南通·阶段练习）下列关于热机，说法错误的是（）A．热机功率越大，效率必定越高B．为了防止热机过热，通常用水来降温，是利用水的比热容大的特性C．不断创新和改进热机结构，可以提高热机效率，但热机效率始终小于1D．四冲程汽油机的压缩冲程，将机械能转化为内能【答案】A【解析】A．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；功率是指热机做功的快慢，功率和机械效率没有关系，故A错误，符合题意；B．为了防止热机过热，通常用水来降温，是利用水的比热容大的特性，相同质量的水和其它物质相比，升高相同的温度，水吸收的热量多，故B正确，不符合题意；C．不断创新和改进热机结构，可以提高热机效率，但是工作过程中能量损失不可避免，所以热机效率始终小于1，故C正确，不符合题意；D．四冲程汽油机的压缩冲程，活塞向上运动，压缩气缸内的气体，将机械能转化为内能，故D正确，不符合题意。故选A。【变式3-2】（2024·湖南长沙·一模）科技小组自制了一个如图所示火箭模型，空瓶的内侧壁安装了一个遥控电火花发生器。演示时从瓶口喷入雾状酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的遥控器，纸筒立即飞出。下列分析正确的是（

）A．纸筒飞出后瓶内气体的内能增加B．瓶内剩余酒精的热值变小C．若瓶内的酒精完全燃烧，热机效率将达到100%D．燃气推动纸筒飞出的过程类似于内燃机的做功冲程【答案】D【解析】A．瓶内气体对纸筒做功，推动纸筒飞出，纸筒飞出后瓶内气体的内能减少，故A错误；B．热值只与燃料种类有关，与燃料质量无关，瓶内剩余酒精的热值不变，故B错误；C．即使瓶内的酒精完全燃烧，由于部分热量散失在空气中，热机效率不可能达到100%，故C错误；D．燃气推动纸筒飞出的过程中，燃气对纸筒做功，将燃气的内能转化为机械能，内燃内的做功冲程也是将内能转化为机械能，所以此过程类似于内燃机的做功冲程，故D正确。故选D。【变式3-3】（23-24九年级下·山东青岛·自主招生）关于热机，下列说法正确的是（）A．热机的效率越高，说明做功越快 B．使用热值高的燃料，热机做功多C．热机的做功冲程，将内能转化为机械能 D．柴油机和汽油机的点火方式是相同的【答案】C【解析】A．热机的效率是用来做有用功的能量跟燃料燃烧完全放出的能量的比值，跟做功的快慢无关，故A错误；B．热值指的是一定质量的燃料完全燃烧放出的热量，与热机做功的多少无关，故B错误；C．热机的做功冲程是将内能转化为机械能；压缩冲程是将机械能转化为内能，故C正确；D．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式，即汽油机和柴油机的点火方式不同，故D错误。故选C。【变式3-4】（24-25九年级上·全国·课后作业）用来做有用功的那部分能量和之比，叫热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要指标；目前热机的效率还比较低，在热机的能量损失中，带走的能量最多，设法利用这部分能量，是提高热机效率的重要措施。【答案】燃料完全燃烧放出的能量废气【解析】[1][2]根据热机效率的定义可知，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，叫热机的效率。在热机工作时，不可避免地出现能量的损耗，在热机的能量损失中，废气带走的能量最多。【变式3-5】（23-24九年级上·吉林·阶段练习）某汽油机的能量流向图如图所示，请根据图中给出的信息，计算出该汽油机的效率为。请写出一条提高汽油机效率的方法：。【答案】30%见详解【解析】[1]该汽油机的效率为，总能量减去各个部分的能量损失100%−33%−30%−7%=30%[2]废气所占比例最大，减少该部分的能量损失；冷却水带走的热量仅次于废气，能量的二次利用可以提高利用率；还可以涂润滑油，减小摩擦。题型四热机效率的计算【例4】（23-24九年级下·山东泰安·期中）2023年5月28日，国产大飞机C919进行了首次商业飞行。飞机空机质量约45.7吨，最大商载18.9吨；油箱装满油，航空煤油的质量约20吨。飞机以250m/s的速度在高空中匀速飞行时每百公里耗油约500L，发动机的功率约。[航空煤油的密度为，热值为]求：（1）飞机匀速飞行百公里发动机做的功；（2）此过程发动机的效率（保留1位小数）。【答案】（1）（2）61.9%【解析】（1）飞机匀速飞行百公里所需时间飞机匀速飞行百公里发动机做的功（2）燃油燃烧放出的热量此过程发动机的效率【变式4-1】（23-24九年级下·江西景德镇·期中）一辆小汽车牵引力功率为20kW。若某次在平直的高速公路上以25m/s的速度匀速行驶了1h，该过程中消耗了6.4kg的汽油（完全燃烧），已知汽油热值，汽车做功效率的定义：汽车行驶过程中所做的有用功与汽油完全燃烧释放的热量之比。求（1）汽车牵引力做的功；（2）该汽车行驶过程中所受到的阻力f；（3）该汽车在此过程中的做功效率。【答案】（1）7.2×107J（2）800N（3）25%【解析】（1）由知道，汽车牵引力做的功（2）由于所以，汽车的牵引力因汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的阻力和牵引力是一对平衡力，所以，该汽车行驶过程中所受到的阻力（3）汽车在此过程中消耗汽油完全燃烧释放的热量则该汽车在此过程中的做功效率【变式4-2】（23-24九年级上·广东东莞·期中）冬天，小明家使用某款天然气热水器加热20kg、初温为5℃的水，他通过观察燃气表得知用掉了0.2m3的天然气，同时他测量出水口温度达到了55℃，已知c水=4.2×103J/(kg·℃)，q天然气=3.5×107J/m3，求：（1）水吸收的热量是多少？（2）该款热水器的热效率？【答案】（1）4.2×106J（2）60%【解析】（1）水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×20kg×(55℃-5℃)=4.2×106J（2）天然气完全燃烧放出的热量Q放=mq=0.2kg×3.5×107J/m3=7×106J则该款热水器的热效率【变式4-3】（23-24九年级上·山东菏泽·期中）如图所示，网红“木桶鱼”是在木桶里放入高温的鹅卵石，再加入质量为2kg、初温为60℃的鱼汤，鹅卵石放热能使鱼汤沸腾[在一标准大气压下，鱼汤的比热容和沸点视为和水相同c汤=4.2×10³J/(kg·℃)]。气压看作标准大气压。求：（1）鱼汤所吸收的热量为多少；（2）若天然气完全燃烧放出的热量被鹅卵石全部吸收，而鹅卵石放出热量的80%被鱼汤吸收。求此过程需要燃烧多少m³天然气？（q天然气=3.5×104J/m³）【答案】（1）3.36×105J；（2）0.012m3【解析】解：（1）鱼汤所吸收的热量为（2）天然气完全燃烧放出的热量此过程需要燃烧天然气的体积为答：（1）鱼汤所吸收的热量为；（2）此过程需要燃烧0.012m³天然气。【变式4-4】（23-24九年级上·湖北黄冈·期中）太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之能，热水器平均每小时接收8.4×107J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中100kg、初温为20℃的水升高到60℃。【水的比热】求：（1）热水器中的水吸收的热量；（2）热水器的效率；（3）若改用天然气来加热这些水，需要完全燃烧多少m3的天然气？（天然气的热值q=4×107J/m3，假设天然气燃烧放出的热量全部被水吸收）【答案】（1）1.68×107J；（2）；（3）【解析】解：（1）热水器中的水吸收的热量（2）热水器5小时内接收到的太阳能热水器的效率（3）假设天然气燃烧放出的热量全部被水吸收，即由得，天然气的体积为答：（1）热水器中的水吸收的热量1.68×107J；（2）热水器在这5小时内的效率；（3）若改用天然气来加热这些水，需要完全燃烧多少体积的天然气。题型五效率与功率【例5】（21-22九年级上·四川内江·期中）关于热机的效率，下列说法正确的是（）A．热机消耗的燃料越多，效率就越高B．热机做的有用功越多，效率就一定越高C．热机的功率越大，做功就越快，但效率却不一定高D．改进技术，保证良好的润滑，热机效率可以达到100%【答案】C【解析】A．热机消耗的燃料多，做的有用功不一定多，根据可知，效率不一定高，故A错误；B．热机做的有用功多，燃料放出热量的多少未知，根据可知，无法判断效率的高低，故B错误；C．功率是描述做功快慢的物理量，功率越大，做功就越快，功率和效率无关，所以功率高，效率却不一定高，故C正确；D．热机在工作时，废气会带走一部分热量、燃料不可能完全燃烧、克服部件之间的摩擦会消耗能量等，所以即使改进技术，保证良好的润滑，热机的效率也不可能达到100%，故D错误。故选C。【变式5-1】（22-23九年级上·广东汕头·阶段练习）关于热机的效率，下列说法不正确的是（）A．热机的功率大，热机效率不一定高B．热机做的有用功越多，热机效率一定越高C．热机单位时间内消耗的燃料少，热机效率不一定高D．功率与热机效率无直接的关系【答案】B【解析】AD．热机的效率是有用功和燃料完全燃烧放出的热量之比，与做功多少、功率大小无关，故AD正确，不符合题意；B．热机做的有用功越多，但如果消耗的燃料也多，热机效率不一定高，故B错误，符合题意；C．热机消耗的燃料少，但如果做的有用功少，热机效率不一定高，故C正确，不符合题意。故选B。【变式5-2】（22-23九年级上·北京·期中）关于热机，下列说法中错误的是（

）A．汽油机的效率高于蒸汽机的效率B．热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大C．热机功率越大，它做功越快D．焦炭的热值是3×107J/kg，完全燃烧200g的焦炭放出的热量为6×109J【答案】D【解析】A．热机效率中，柴油机效率最大，其次是汽油机，最后是蒸汽机，故A正确，不符合题意；B．热机效率为机械能占燃料完全燃烧释放能量的百分比，所以热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大，故B正确，不符合题意；C．功率是表示物体做功快慢的物理量，所以热机功率越大，它做功越快，故C正确，不符合题意；D．焦炭的热值是3×107J/kg，完全燃烧200g的焦炭放出的热量为6×106J，故D错误，符合题意。故选D。【变式5-3】（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在汽缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以70kW的功率匀速行驶0.5h，消耗了2kg燃料，汽车发动机做的功为J，该发动机的效率为。（氢的热值为）【答案】45%【解析】[1]发动机做的功[2]消耗2kg燃料放出的热量该发动机的效率【变式5-4】（23-24九年级上·广东广州·期中）一辆汽车在平直公路上匀速行驶50min，消耗汽油7kg，汽油完全燃烧放出的热量有30%转化为机械能，汽油的热值为，则汽车发动机的功率约为（）A．9.66kW B．96.6kW C．3.22kW D．32.2kW【答案】D【解析】7kg汽油完全燃烧放出的热量发动机做的有用功汽车发动机的功率故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。题型六比热容、热效率、压强、功的综合计算【例6】（2024·河北沧州·一模）随着科技的发展，无人驾驶技术日趋成熟。如图所示是利用5G网络实现远程驾驶的纯电动汽车，其质量为1.5t，车轮与路面接触的总面积为，该车在水平路面上匀速直线行驶24km，用时20min，这一过程中汽车发动机的功率恒为32kW。（汽油热值取，g取）求：（1）该车静止在水平路面上对路面的压强。（2）在这一过程中汽车受到的阻力。（3）在（2）的条件下，汽车的电动机效率为80％，匀速行驶4.5km，消耗的电能相当于完全燃烧多少千克的汽油所释放的能量。【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）该车静止在水平路面上对路面的压力为该车静止在水平路面上对路面的压强（2）汽车运动的速度为由得，汽车的牵引力为由二力平衡得，在这一过程中汽车受到的阻力（3）该车匀速行驶4.5km做的功燃料完全燃烧释放的热量由得，消耗汽油的质量【变式6-1】（2024·江西九江·三模）如图所示，这是一款轻便式电动车，车轮与地面的总接触面积为，它使用锂电池提供动力，当人和车总重为1200N时达到最大载重量。当该电动车满载时，以3m/s的速度在平直公路上匀速直线行驶12km，此过程中电动车的牵引力为120N，消耗的电能与完全燃烧0.06kg汽油放出的热量相等。（取，g取10N/kg，不考虑载重后轮子接地面积的变化）求：（1）该电动车达到最大载重量且静止在水平地面上时，对地面的压强；（2）该电动车以3m/s的速度匀速直线行驶时牵引力做功的功率；（3）以3m/s的速度匀速直线行驶12km的过程中电动车的效率。【答案】（1）；（2）360W；（3）60%【解析】解：（1）汽车达到最大载重量时整体对水平路面的压力对地面的压强（2）电动车以3m/s的速度匀速直线行驶时牵引力做功的功率（3）汽车在平直公路上匀速直线行驶12km，牵引力做的功为0.06kg汽油完全燃烧放出的热量为电动车的效率答：（1）该电动车达到最大载重量且静止在水平地面上时，对地面的压强为；（2）该电动车以3m/s的速度匀速直线行驶时牵引力做功的功率为360W；（3）以3m/s的速度匀速直线行驶12km的过程中电动车的效率为60%。【变式6-2】（2022·广东梅州·模拟预测）如图是一种以柴油机为动力的抓斗起重机，其部分参数如表。求：（1）起重机空载静止在水平地面上时，对地面的压强是2.4×105Pa，它与地面的接触面积是多少？（取g=10N/kg）（2）若起重机空载时在水平路面匀速行驶时受到的阻力为4×103N，起重机的最大车速是多少？（3）起重机空载时以最大行驶功率行驶1h，消耗柴油9kg，柴油机的效率是多少？（取q柴油=4×107J/kg）空载质量4.8t最大抓举高度6m空载最大行驶功率4×104W【答案】（1）0.2m2；（2）10m/s；（3）40%【解析】解：（1）起重机空载静止在水平地面上时，对地面的压力为F=G=mg=4.8×103kg×10N/kg=4.8×104N则根据压强的定义式可得它与地面的接触面积为（2）起重机在水平路面匀速行驶时处于平衡状态，由二力平衡条件可得F牵=F阻=4×103N根据功率的推导式P=Fv可得起重机的最大车速为（3）由题意可知这段时间内起重机发动机做功为W=Pt=4×104W×3600s=1.44×108J柴油燃烧放出的热量为Q放=q柴油m柴油=4×107J/kg×9kg=3.6×108J则柴油机的效率为答：（1）起重机与地面的接触面积是0.2m2；（2）起重机的最大车速为10m/s；（3）柴油机效率为40%。【变式6-3】（2024·云南玉溪·一模）如图所示是我国自行设计研制的AG600水陆大型两栖灭火飞机。据悉，AG600可在水源与火场之间多次往返投水灭火，一次最多可汲水12t，其巡航速度可达每小时460km。在某次救援任务中，若该飞机以270km/h的速度匀速直线航行20min。消耗航空燃油1.35t，飞机发动机的功率为2.25×104kW，求：（已知、）（1）飞机蓄水仓的容积；（2）这次任务中消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量；（3）发动机的热效率。【答案】（1）12m3（2）5.4×1010J（3）50%【解析】（1）灭火飞机一次最多可汲水12t，所以飞机蓄水仓的容积为（2）1.35t航空燃油完全燃烧放出的热量为Q放=mq航空燃油=1.35×103kg×4×107J/kg=5.4×1010J（3）飞机发动机的功率为2.25×104kW，飞行20min所做的功为W=Pt=2.25×104×103W×20×60s=2.7×1010J发动机的热效率为【变式6-4】（2024·内蒙古呼和浩特·一模）2023年5月28日上午，我国首架自行研制、拥有自主知识产权的喷气式客机C919，如图甲，历时2小时从上海飞往北京，开启了首次商业载客飞行。（1）C919在高空水平定速巡航时，若受到的阻力为1.15×105N，飞机发动机的效率为25%，飞行4km时需要消耗多少升的汽油？（已知汽油的密度为0.8×103kg/m3，汽油的热值为4.6×107J/kg）（2）如图乙是飞机单侧机翼与周围空气发生相对运动的模型，图中机翼的下表面可视为平面，面积为S1，飞机起飞前在水平跑道上快速滑行时，机轮与地面的总接触面积是S2，飞机对地面的压强是，飞机总重是G，近似地认为飞机受到的升力来自于飞机双侧机翼。请推导出飞机在跑道上滑行时，机翼上下表面的压强差（用字母表示）。【答案】（1）；（2）见解析【解析】解：（1）C919在高空水平定速巡航时，受力平衡，动力为则动力做的功为则汽油完全燃烧放出的热量为则汽油的质量为则汽油的体积为（2）飞机对地面的压力为根据相互作用力，地面对飞机的支持力为则升力为根据可知机翼上下表面的压强差为答：（1）需要消耗50升的汽油；（2）机翼上下表面的压强差。题型七实验探究：燃料的热值【例7】（多选）（24-25九年级上·全国·课后作业）如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的水进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时水升高的温度用Δt表示（水未沸腾）（）A．实验中m必须相同，否则无法比较燃料的热值B．实验中Δt越大，说明燃料的热值一定越大C．若的值越大，燃料的热值越大D．若的值越大，燃料的热值越大【答案】AD【解析】探究不同燃料的热值时，计算热量可以利用Q吸=Q放，Q吸=c水m水△t，Q放=mq，即c水m水△t=mq；A．根据可知，计算两种燃料的热值大小，和燃料的质量有关，需要控制燃料的质量相同，A符合题意；B．若Δt越大，根据，燃料质量不确定时，燃料的热值不确定，B不符合题意；CD．若的值越大，即的值越小，根据分析，燃料的热值越小，反之则热值越大，故C不符合题意，D符合题意。故选AD。【变式7-1】（23-24九年级上·河南信阳·期中）为比较两种液体的吸热能力，小军用图甲中两个相同的实验装置做实验。（1）除了图甲中实验装置，还需要的测量器材有和，收集的实验数据记录如下表所示；物理量物质质量/g初始温度/°C加热时间/min最终温度/°C液体15020545液体25020568（2）实验中，用间接反映液体吸收热量的多少；（3）通过分析表中的数据可知，（选填“液体1”或“液体2”）的吸热能力较强。物理上用这个物理量来描述物质的吸热能力；（4）如图丙所示，为比较酒精和碎纸片的热值，用两只相同规格的烧杯装相同质量的水，取质量（选填“相等”或“不相等”）的酒精和碎纸片，分别放入两个燃烧皿中。点燃分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧完，通过比较（选填“加热时间”或“升高的温度”）来确定酒精和碎纸片热值的大小。【答案】（1）天平停表（2）加热时间（3）液体1比热容（4）相等升高的温度【解析】（1）[1][2]比较两种液体的吸热能力的实验中，需取质量相等的两种液体，所以需要测量质量的工具天平；实验时，需要通过测量加热时间来反映液体吸热的多少，所以需要秒表或停表。（2）实验中，液体吸收的热量多少无法直接看见，可以用加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少，这是转换法的应用。（3）[1][2]由表中实验数据可知，相同初温相同质量的液体加热相同的时间，吸收相等的热量，液体1最终温度低，升高的温度少，说明液体1的吸热能力强；物理学上用比热容表示物质吸热能力的大小，吸热能力越强，比热容越大。（4）[1][2]燃料燃烧放出的热量与燃料的热值、质量以及燃烧情况有关，该实验中为了控制变量，应用天平分别测出质量相等的酒精和碎纸片，将其放入装置中的燃烧皿内；由于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，即水升高的温度来比较燃料热值的大小关系。【变式7-2】（23-24九年级上·江苏泰州·阶段练习）小虎和小慧学习了燃料的热值后，他们一起设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系，他们组装了如图所示的装置进行实验，记录结果如表：表一：煤油水温/℃20100100加热时间/min05（刚好沸腾）10（刚好燃尽）表二：菜籽油水温/℃20406080加热时间/min051015（刚好燃尽）（1）为了保证实验结论的可靠性，小虎、小慧选择了两套完全相同的装置，并控制相等（选填“两种油的质量”、“两杯水的质量”、“两种油及水的质量”）。实验中通过来比较煤油和菜籽油放出热量的多少；（2）小慧认为等燃料完全燃烧完所等待的时间过长，可以在燃烧5min时就来读数比较，小虎认为不对；（3）实验中，若燃料完全燃烧且忽略热量散失，根据表格计算出煤油与菜籽油的热值之比为。【答案】（1）两种油及水的质量水升高的温度（2）没有控制燃烧的燃料的质量相等（3）8：3【解析】（1）[1][2]为了保证实验结论的可靠性，小虎和小慧选择了两套完全相同的装置，并控制煤油和菜籽油的质量和两杯水的质量相同；质量相同的水，温度变化越大，说明吸收热量越多，所以实验中通过水温升高的多少来表示煤油和菜籽油放出热量的多少。（2）在相同的时间内燃烧的燃料质量不一定相等，即没有控制燃烧的燃料的质量相等。（3）使用煤油加热水时，水吸收的热量Q吸1=cmΔt1=cm(100℃-20℃)=cm×80℃根据题意和表格数据可知，所有的煤油完全燃烧放出的热量Q放1=2Q吸1=2×cm×80℃煤油的热值使用菜籽油加热水时，水吸收的热量Q吸2=cmΔt2=cm(80℃-20℃)=cm×60℃根据题意和表格数据可知，所有的菜籽油完全燃烧放出的热量Q放2=Q吸2=cm×60℃菜籽油的热值煤油和与菜籽油的热值之比【变式7-3】（24-25九年级上·广西南宁·开学考试）小明利用三套完全相同的装置完成如图1所示的实验，液体1和2的质量相同。燃料A和B的质量也相同。三组实验均至燃料燃尽时的液体温度变化如图3所示。（1）安装实验装置时，应按照（填“由下而上”或“由上而下”）的顺序；（2）实验前所测液体的初温均如图2所示，温度计的示数为℃；（3）比较不同物质的比热容，应选择图1中的两组实验；（4）比较不同燃料的热值，应选择图1中的两组实验；分析图3可知：冬天在自制暖手袋时，应选液体（选填“1”或“2”）作为供暖物质；不计热量损失，燃料A和B的热值之比为；（5）另一组同学用同样的装置进行实验，在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了。为避免这种情况的出现，请对该组提出一条改进建议：。【答案】（1）由下而上（2）24（3）甲、丙（4）乙、丙1（5）增加水的质量【解析】（1）使用酒精灯加热时，要用外焰加热，所以要根据酒精灯火焰的高度确定烧杯的高度，故组装装置时，要按照自下而上的顺序。（2）图中温度计的分度值为1℃，示数为24℃。（3）比