2025人教版初中物理寒假衔接9年级第3讲热机效率能量转化守恒学生版

热机的效率1.燃料的热值：（1）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做热值。（2）数值：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。（3）焦每千克，即“J/kg”。（4）公式：q=Q/m，其中Q表示燃料完全燃烧放出的热量，m表示燃料的质量，q表示燃料的热值。推导公式：Q=mq。（5）物理意义：表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出热量的多少。同种燃料的热值相同，不同燃料的热值一般不同。（6）如果是气体，人们还使用完全燃烧某气体所释放的热量来描述气体燃烧放热的性质，因此有Q=Vq，q的单位是。2.热机的效率：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能量之比，叫做热机的效率。（1）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。柴油机比汽油机的效率高。（2）根据机械效率的公式，可以推导出3.能量的转化和守恒（1）在一定条件下，各种形式的能都可以相互转化。（2）能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律，所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。【典型例题】类型一、燃料的热值和热机效率2、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．尽量使燃料充分燃烧 B．尽量减少热机部件间的摩擦 C．尽量减少废气带走的热量 D．尽量增加热机的工作时间【思路点拨】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；提高热机效率的方法有：使燃料尽可能充分燃烧；减少运动部件摩擦发热的损失；减少废气带走的热量。【答案】D【解析】减少热量的损失可以提高热机的效率，所以使燃料充分燃烧、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。类型二、能量守恒定律2、学习了“能量的转化和守恒”的知识后，同学们提出了下面的一些关于利用和开发能源的建议，其中不可行的是（）A．我国煤炭资源丰富，应研究并采用如何让燃料充分燃烧，以减少热量损失的措施B．电力部门应加快进行将内能直接转化为电能的研究，以减少内能在多次转化过程中的损失C．我国应进一步开发利用江河水利资源D．随着资源的不断消耗，应研究出一种既可以不消耗或少消耗能量，又能不断对外多做功的机器【答案】D【解析】A、煤炭在燃烧的过程中，由于燃烧不够充分，导致散失的热量较多，故研究并采用如何让燃料充分燃烧，以减少热量损失的措施是必要的，此项说法正确；B、现在我国的发电主要是火力发电，故研究内能直接转化为电能，以减少内能在多次转化过程中的损失，也是非常必要的．此项说法正确；C、根据我国地利特点，进一步的开发潮汐能，也是可行的．此项说法正确；D、能量既不会消灭，也不会产生，能量在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变；此项说法错误。一．选择题（共9小题）1．一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km，消耗汽油10L，若这些汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，所用汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.7×103kg/m3，则以下说法正确的是（）①小轿车是将机械能转化为内能的机器②这些汽油完全燃烧放出的热量为3.22×108J③汽车消耗的有用热量即有用功为9.66×107J④这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力为966NA．①②③④均正确 B．只有①②③正确 C．只有②③④正确 D．只有②④正确2．一辆越野车以某一速度在平直路面上匀速行驶200km，消耗柴油20L，若这些柴油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，所用柴油的热值为4.3×107J/kg，密度为0.8×103kg/m3，则以下说法正确的是（）①越野车是将机械能转化为内能的机器②这些柴油完全燃烧放出的热量为6.88×108J③越野车消耗的有用热量即有用功为2.29×108J④这辆越野车以该速度匀速行驶时受到的阻力为1032NA．①②③④均正确 B．只有①②③正确 C．只有②③④正确 D．只有②④正确.3．关于燃烧的热值，以下说法正确的是（）A．燃烧的热值与燃料的种类有关系，与燃烧的质量和燃烧状况无关 B．燃烧1千克某种燃料放出的热量就是这种燃料的热值 C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大 D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的大4．双燃料汽车以天然气或汽油做为燃料，以下说法正确的是（）A．以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100% B．汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小 C．在压缩冲程中，燃料混合物的温度升高，内能增大 D．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多5．两台汽油机，甲做的有用功是乙的1.5倍，甲的效率是25%，乙的效率是30%，那么甲与乙消耗的汽油的质量之比是（）A．9：5 B．5：6 C．5：9 D．6：56．关于热机的效率，下列说法正确的是（）A．热机的效率越高说明做功越快 B．热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越多 C．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 D．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高7．某个单缸四冲程汽油机的转速是3000转/分，那么每秒钟内燃气对活塞做功次数和活塞冲程数分别是（）A．25次，25个冲程 B．100次，100个冲程 C．25次，100个冲程 D．100次，200个冲程8．如图为一个四冲程汽油机处于工作过程中的某个冲程，转速是3600r/min.下列叙述正确是（）A．此图是压缩冲程，内能转化为机械能 B．增加此汽油机的工作时间，能提高它的效率 C．1分钟内该汽油机的冲程数和燃气做功次数分别是7200个，1800次 D．1分钟内该汽油机的冲程数和燃气做功次数分别是3600个，900次9．如图为一台四缸发动机，其主要技术指标如右表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。则下列计算不正确的是（）排量2.0L输出功率120kW转速6000r/minA．该发动机在1s内做功1.2×105J B．单缸排量V为0.5L C．在每个做功冲程里，发动机做功600J D．在做功冲程里，燃气对活塞的压强为1.2×105Pa二．填空题（共6小题）10．为了比较酒精和碎纸片的热值，小明采用如图所示的装置进行实验：相同的两个烧杯中装有等质量、等初温的水。他将10g的酒精和10g的碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，给烧杯加热，直至酒精和碎纸片完全燃烧。（1）该实验中除了图中器材，还需要的测量器材有；（2）该实验中是通过比较（选填“加热时间”“水升高的温度”）来比较两种燃料的热值。（3）实验后，小明根据实验数据利用公式Q＝cm△t算出了水吸收的热量，结合“10g酒精”这一数据，算出了酒精的热值。算出的酒精热值是否可靠？。请说明可能的原因。11．我国巨型运载火箭将新一代北斗导航卫星发射升空。火箭选用液态氢做燃料，是因为它的大；卫星在空中绕地球做圆周运动时，受到（选填“平衡力”或“非平衡力”）作用。12．建筑工地上有一台大型汽车吊，把200t建筑材料从地面吊到21.5m高处，汽车吊做的有用功为J．在这过程中，汽车吊消耗柴油的质量为4.0kg，则完全燃烧4.0kg柴油释放的内能为J，该过程中汽车吊的机械效率为%．（g取10N/kg；柴油的热值为g＝4.3×107J/kg）13．有两台单缸四冲程柴油机，其中甲柴油机飞轮转速为3600r/min，其效率为40%，则消耗2.5kg的柴油转化成的机械能是J；乙柴油机的效率是30%，柴油机甲的功率是乙的1.5倍，那么柴油机甲与乙每小时消耗的油量之比为。（q柴油＝4.3×107J/kg）14．一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3600转/分，该汽油机活塞1s对外做功次；若其效率为25%消耗1kg汽油转化为机械能是J（q汽油＝4.6×107J/kg）。15．礼花喷射器结构如图甲，气罐内有高压气体，气罐通过气阀与纸筒相连使用时转动纸筒打开气阀，气体将纸筒内的礼花快速喷向远处，在该过程中，罐内气体通过的方式改变内能，该过程能量转化方式与汽油机的冲程相同.如图乙为四缸四冲程异步汽油机，各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，若某四缸四冲程异步汽油机的转速为1200r/min，则该汽油机1秒对外做功次.三．计算题（共3小题）16．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是二十一世纪最理想的能源，氢燃料新能源公交车逐渐在山东不少城市投放使用。氢燃料的热值为1.4×108J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃），求：（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：（2）若放出的热量全部被质量为400kg，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度：（3）如果氢燃料公交车的效率为60%，则燃烧0.6kg的氢燃料可使以140kW恒定功率匀速行驶的公交车，匀速行驶多长时间。17．汽油发动机每一个工作循环活塞经历四个冲程，带动曲轴转动两圈。一台汽油机，活塞面积是60cm2，活塞行程是30cm，做功冲程燃气产生的平均压强为8×105Pa，若飞轮的转速是2000转/分钟，效率为40%，（汽油的热值为4.6×107J/kg）求：（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是多少？（2）做功冲程中，平均压力做多少功？（3）汽油机在1小时内对外做功要消耗多少汽油？（保留一位小数）18．飞机的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷气口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力，如果飞机以600km/h的速度沿水平方向匀速航行lh，需要完全燃烧热值为4×107J/kg的航空煤油4000kg。飞机发动机的效率为60%。求1h内：（1）飞机的航程；（2）航空煤油完全燃烧放出的热量；（3）发动机所做的有用功；（4）飞机发动机高空中的水平推力。能量守恒转化：1.热量、燃料燃烧、热机效率等相关计算。知识点公式备注与拓展热量的计算注意：物体的初温、末温和变化的温度燃料燃烧放热Q=mq适用于固体和液体Q=Vq适用于气体热机效率其中，是指有效利用的能量。“内能的改变”和“温度的改变”的关系：做功做功内能改变温度改变能量转化不一定内能改变温度改变热传递能量转移热量一定热传递一．选择题（共12小题）1．关于能的概念，以下说法正确的是（）A．在空中飞行的子弹，因为它能够做功，所以子弹具有能 B．悬吊着的小球，从竖直方向拉开一个角度后，因为小球不能做功，所以小球不具有能 C．甲物体比乙物体的速度大，则甲物体的动能一定比乙物体的动能大 D．甲物体的位置比乙物体的位置高，则甲物体的势能一定比乙物体的势能大2．关于能量，下面说法正确的是（）A．自然界中的能量只有一种 B．运动的物体有能量，静止的物体没有能量 C．龙卷风摧毁房屋，说明人类不能利用能量 D．太阳光能使冰熔化成水，是因为太阳光具有能量3．下列有关能量转化的表述中，正确的是（）A．汽油机做功冲程中，机械能转化为内能 B．蓄电池充电时化学能转化为电能 C．匀速上升的电梯中的人，动能转化为重力势能 D．电饭锅工作时电能转化为内能4．下列过程中，将内能转化为机械能的是（）A．汽油机的压缩冲程 B．小孩沿滑梯下滑的过程 C．水蒸气顶起水壶盖的过程 D．流星在大气层中穿行的过程5．有关能量守恒定律下列说法错误的是（）A．能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化 B．只要有能的转化和转移，就一定遵循能量守恒定律 C．能量守恒定律是人们认识自然的有力武器 D．任何一种形式的能在转化为其他形式能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能量的总量保持不变6．下列说法中不正确的是（）A．热量可能自发地从低温物体传到高温物体 B．机械效率、热机效率跟能量转化效率是一回事 C．能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生 D．只有开发和利用新能源才能实现人类可持续发展7．以下关于能量转化与守恒定律说法不正确的是（）A．小华家使用的天然气热水器是将电能转化为内能 B．子弹没击中目标，最后下落陷在土地中，子弹的机械能转化为内能 C．LED灯发光效率高是因为它将电能绝大部分转化为光能 D．人体维持37℃，是因为人体内不断将食物的化学能转化为内能8．下列关于能量的转化和守恒的说法正确的是（）A．因为能量是守恒的，所以人类社会不存在能源危机 B．热量可能自发地从低温物体传到高温物体 C．柴油机比汽油机的效率高，是因为柴油比汽油的热值高 D．用热水袋取暖，说明内能是可以发生转移的9．关于能量的转化或转移过程，下列说法错误的是（）A．地球上的化石能源归根结底来自远古时期的太阳能 B．自然界中水能的循环再生过程不遵循能量守恒定律 C．空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要消耗电能 D．热水自然变凉，能量自发的从高温物体转移至低温物体10．下列关于能量的说法中（）①燃料燃烧时，化学能转化为内能；②加热电器工作时，内能转化为电能；③“烤火取暖”，说明内能可以转移；④能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少A．只有①③正确 B．只有①②正确 C．只有③④正确 D．只有②④正确11．如图是武汉临江大道使用的“风光互补”景观照明灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列