第2節(jié)熱機(jī)的效率（分層作業(yè)）-2022-2023學(xué)年九年級(jí)物理全一冊(cè)通關(guān)講義（人教版）（解析版）

第2節(jié)熱機(jī)的效率

［基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練］

知識(shí)點(diǎn)1燃料的熱值

i.我國(guó)北方房屋中的“暖氣”用水作為介質(zhì)，是因?yàn)樗拇?；火箭用液態(tài)氫作燃料,

是因?yàn)橐簯B(tài)氫的大。

【答案】比熱容；熱值

【解析】

（1）比熱容越大，說(shuō)明物質(zhì)的吸放熱能力就越強(qiáng)；北方房屋中的“暖氣”用水作為介質(zhì)，是因

為水的比熱容較大，在相同條件水可以放出更多的熱量。

（2）火箭采用液態(tài)氫作為燃料，原因是液態(tài)氫具有較高的熱值，完全燃燒相同質(zhì)量的液態(tài)氫和

其它燃料相比，液態(tài)氫可以釋放出更多的熱量。

2.現(xiàn)有0.028kg酒精，完全燃燒釋放的熱量為J,若這些熱量完全被水吸收，可以使

10kg的水，溫度從20℃升高到灑枯=3X10'j/kg,c，k=4.2X1O'J/（kg?℃）］

【答案】8.4X10120

【解析】（1）知道酒精的質(zhì)量和熱值，利用燃料完全燃燒放熱公式=明求放出的熱量;

（2）再由。放=0吸=得到一審計(jì)算水升高的溫度。

解:

（1）完全燃燒0.028kg酒精放出的熱量:

。般=q酒將加灑忖=3X10‘J/kgXO.028kg=8.4義105J；

（2）由熱量完全被水吸收，Qg=cmM=Q鼠,

所以水溫度升高值:

8.4X10」

△At=---=20°C。

cm4.2X10:，J/(kg.℃)X10kg

可以使水的溫度升高到20C。

3.我們每天都在產(chǎn)生大量垃圾，合理分類(lèi)和利用垃圾是我們面臨的一個(gè)重大課題。某垃圾處理

廠處理垃圾時(shí)提煉出了200kg燃料油，若燃料油的熱值為4.0X10'j/kg,則這些燃料油完全燃燒放

出的熱量為J,燃料油燃燒時(shí)發(fā)熱，燃料油的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為能。

【答案】8.0X109；內(nèi)

【解析】（1）這些燃油完全燃燒放出的熱量:

（＞=W=200kgX4.OX107J/kg=8.OX109J；

(2)燃料油燃燒時(shí)發(fā)熱，燃料油的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

4.一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將質(zhì)量1.0kg的水從20℃加熱到沸騰，水吸收的熱量是J.小

明家天然氣熱水器的熱效率是84%,他某次洗澡，耗水40kg,自來(lái)水進(jìn)熱水器的溫度是24℃,出熱

水器的溫度是40℃,小明這次洗澡消耗天然氣m3.已知水的比熱容是4.2X1O：'J/(kg℃),

天然氣的熱值是3.2X107J/m：i?

【答案】3.36X1010.1

【解析】(1)利用0吸求水吸收的熱量；

(2)利用01s求洗澡時(shí)水吸收的熱量；已知熱水器的熱效率，由

可求得天然氣放出的熱量，再利用。肝S可求得天然氣體積。

(1)水吸收的熱量：

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

(2)他某次洗澡時(shí)水吸收的熱量：

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

由〃=今可得，天然氣放出的熱量："^3.2X1O,；J；

由。小力可得，消耗天然氣體積：4-3?眼3

知識(shí)點(diǎn)2熱機(jī)的效率

5.在熱現(xiàn)象中，下列說(shuō)法正確的是()

A.冰在熔化過(guò)程中，要不斷吸收熱量，溫度同時(shí)升高

B.一個(gè)物體內(nèi)能增加了，一定是吸收了熱量

C.新型燃料汽車(chē)實(shí)現(xiàn)了“零排放”，其效率已達(dá)到了100%

D.初春培育水稻秧苗時(shí)，為了不使秧苗受凍，應(yīng)該早晨多排水，傍晚多灌水

【答案】D

【解析】A、冰是晶體，熔化過(guò)程中吸熱，溫度不變，故A錯(cuò)誤；

B、一個(gè)物體的內(nèi)能增加可能是吸收了熱量，也可能是外界對(duì)此物體做功，故B錯(cuò)誤；

C、目前有些新型燃料汽車(chē)，實(shí)現(xiàn)了“零排放”，減少了污染，提高了效率，但效率不會(huì)達(dá)到

100%,故C錯(cuò)誤；

I)、初春培育水稻秧苗時(shí)，為了不使秧苗受凍，傍晚多灌水，當(dāng)夜晚溫度降低時(shí)，因?yàn)樗谋葻?/p>

大，水放出熱量，水的溫度降低的比較少，不至于使秧苗受凍；在早晨把稻田內(nèi)是水排出，稻田接

受太陽(yáng)光的照射，泥土的比熱小，泥土吸收熱量，溫度升高快，有利于秧苗的生長(zhǎng)，故D正確。

6.下列關(guān)于熱機(jī)、熱值的說(shuō)法正確的是()

A.汽油機(jī)、柴油機(jī)都有火花塞和噴油嘴這兩個(gè)關(guān)鍵部件

B.某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比叫這種燃料的熱值，單位是kg/J

C.柴油機(jī)工作的效率是35%,說(shuō)明它工作時(shí)柴油燃燒釋放的能量65%轉(zhuǎn)化為有用功

D.四沖程內(nèi)燃機(jī)是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程的不斷循環(huán)來(lái)保證連續(xù)工作的

【答案】D

【解析】A、汽油機(jī)和柴油機(jī)構(gòu)造不同。汽油機(jī)有火花塞，柴油機(jī)有噴油嘴。故A錯(cuò)誤；

B、單位質(zhì)量的燃料完全燃燒時(shí)釋放出的熱量是燃料的熱值，所以熱值的單位是J/kg。故B錯(cuò)

誤；

C、柴油機(jī)的效率為35%,說(shuō)明它工作時(shí)柴油完全燃燒放出的熱量的35%轉(zhuǎn)化為有用功。故C錯(cuò)

、口

慶：

I)、四沖程內(nèi)燃機(jī)是吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程連續(xù)工作的循環(huán)過(guò)程。故D正確。

7.某同學(xué)在燒杯中裝人質(zhì)量為100g、初溫為20℃的水，然后用酒精燈給水加熱一段時(shí)間后，水

的溫度升高到70℃,此過(guò)程中水的內(nèi)能增加了J,水增加的內(nèi)能(選填“大于”、“小

于”或“等于")酒精完全燃燒所放出的熱量。已知c,水=4.2X103j/(kg?C)。

【答案】2.1X10,小于

【解析】

(1)水吸收的熱量(水的內(nèi)能增加值)：

0貯。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燒，有熱量散失，且燒杯也會(huì)吸收一部分熱量，

所以，水增加的內(nèi)能小于酒精完全燃燒所放出的熱量。

故答案為:2.1X10"；小于。

(1)根據(jù)。貯。水加木(2一公求出水吸收的熱量(水的內(nèi)能增加值)；

(2)由于酒精不可能完全燃燒，有熱量散失，且燒杯也會(huì)吸收一部分熱量，進(jìn)而判斷水增加的

內(nèi)能與酒精完全燃燒所放出的熱量的關(guān)系。

本題主要考查吸熱公式的應(yīng)用，知道在熱傳遞過(guò)程中存在熱損失，只要細(xì)心應(yīng)該容易解答，比

較簡(jiǎn)單。

8.用液化氣灶燒水，把1.5kg初溫為20℃的水加熱到100℃,需要吸收的熱量為J.若

上述過(guò)程中完全燃燒了0.021kg液化氣，且只有60%的熱量被水吸收，則液化氣的熱值為

J/kg。［C*=4.2X103J/(kg?℃)］

【答案】5.04X105；4X107

【解析】解：(1)水吸收的熱量:

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

(2)由題知，Qwz=60%=0液化氣0X60%,

需要液化氣的體積:

5.04X10'J

4/化氣=60%0=0.021kgX60%=4X10，J/kg。

［能力提升練］

9.2018年4月25日上午，習(xí)近平總書(shū)記來(lái)到荊州港碼頭乘船，沿江察看荊江兩岸生態(tài)環(huán)境和

發(fā)展建設(shè)情況，強(qiáng)調(diào)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)要“共抓大保護(hù)，不搞大開(kāi)發(fā)”。合理分類(lèi)和利用垃圾可以保

護(hù)環(huán)境、變廢為寶。在一定條件下，It生活垃圾能“榨”出140kg燃料油。若燃料油的熱值為4.0

X107J/kg,某城鎮(zhèn)每天產(chǎn)生50t生活垃圾，則這些垃圾“榨”出的燃料油完全燃燒釋放出的熱量為

J.在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，這些熱量的30%被500m:30七的水吸收，則水溫能升高°C.［c水

=4.2X103J/(kg*℃),P*=l.0X103kg/m3l

【答案】2.8X10"；40

【解析】(1)50t生活垃圾“榨”出的燃料油完全燃燒釋放出的熱量：

0放=Rq=50X140kgX4.OX10」/kg=2.8X10"j；

(2)由。/得，水的質(zhì)量：

m=PK=1.0X10：,kg/m3X500m;'=5X105kg,

水吸收的熱量：

10

0啖=30%0ss=30%X2.8X1O"J=8.4X10J,

由。0△r得，水升同的溫度：

△=_________8.4X1O'"J_________

cm'~4.2X10」/(kg?℃X5X10skg-

10.(1)完全燃燒1.4g酒精釋放的熱量是完全燃燒0.7g酒精釋放熱量的倍，0.7g酒

精完全燃燒釋放的熱量是2.1X10'Jo這些熱量全部被100g的液體A吸收，液體的溫度升高了50℃；

完全燃燒L4g酒精釋放的熱量全部被200g的液體A吸收，液體的溫度升高了△七_(dá)______℃（不考

慮散熱）。

（2）現(xiàn)用圖23所示裝置加熱200g的液體A,燃燒了1.4g酒精，液體升高的溫度小于at,有

哪些原因會(huì)導(dǎo)致這個(gè)結(jié)果？。

【答案】250酒精沒(méi)有完全燃燒

【解析】（1）根據(jù)Q-qm,在熱值一定的情況下，燃料完全燃燒釋放的熱量跟其質(zhì)量成正比，

所以完全燃燒L4g酒精釋放的熱量是完全燃燒0.7g酒精釋放熱量的2倍；設(shè)0.7g酒精完全燃燒放

出的熱量為Q,吸收熱量的液體A的質(zhì)量為⑶，升高的溫度為△3則有。m△力①；設(shè)完全燃

燒1.4g酒精放出的熱量為吸收熱量液體A的質(zhì)量為股，則有②；由題意及上面分

t2Ati

析知，。二2。，破=2如，則②：①即%=-----------得-------=T，即△[=△力=50℃。（2）實(shí)際燃

cm/A\t\/A\t\

燒1.4g酒精，液體A升高的溫度小于At,原因可能有：酒精沒(méi)有完全燃燒、酒精燃燒放出的熱量

沒(méi)有全部被液體吸收、液體A邊吸收熱量邊蒸發(fā)帶走了熱量等。

11.如圖所示，在空氣壓縮引火儀玻璃筒的底部放一小團(tuán)干燥的棉花，用力將活塞迅速下壓，

棉花被點(diǎn)燃，此過(guò)程的能量轉(zhuǎn)化方式與汽油機(jī)的沖程相同；某效率為25%的汽油機(jī)在一次工

作中消耗了體4kg汽油，該汽油機(jī)對(duì)外做的機(jī)械功為（汽油熱值為46X107J/kg）o

得

I

△

【答案】壓縮4.6X107

【解析】

（1）在空氣壓縮引火儀玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力將活塞迅速向下壓，棉絮燃燒

起來(lái)；說(shuō)明壓縮筒內(nèi)空氣做功，使空氣的內(nèi)能增大，溫度升高；壓縮過(guò)程中，活塞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為

空氣的內(nèi)能，故該過(guò)程中，與內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程相同；

(2)汽油完全燃燒放出的熱量：0sf4kgX4.6X10'j/kg=1.84Xl()Hj；

輸出的機(jī)械能為：E=//^?=25%X1.84X10>4.6X10;J?

改變內(nèi)能的方法有：做功和熱傳遞；當(dāng)對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能將增大，溫度升高；內(nèi)燃機(jī)有

四個(gè)沖程，在壓縮沖程中，活塞壓縮空氣做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

知道汽油的質(zhì)量和熱值，利用燃料完全放熱公式。&=如求汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量(總能量)；

知道汽油機(jī)的效率，利用效率公式求有用機(jī)械能。

12.截至2019年4月14日，瀘州云龍機(jī)場(chǎng)已開(kāi)通31條航線(xiàn)。從云龍機(jī)場(chǎng)飛往北京的某航班在

水平跑道上加速的初始階段，牽引力沿水平方向，大小為9.2X10M經(jīng)過(guò)的路程為1000m,則牽引

力所做的功為J;若飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為25%,在此過(guò)程中，消耗的汽油為kg,這些汽

油的體積為m3.(取汽油的密度pRJXlO'kg/n?,汽油的熱值q=4.6X107J/kg)

【答案】9.2X10，811.42

【解析】

(1)小汽車(chē)行駛1000m,牽引力做的功為生￡s=9.2義10、X1000m=9.2X107J；

因?yàn)閚=等,所以發(fā)動(dòng)機(jī)做的功為/總少=?2卷68X10HJ;

(2)汽油完全燃燒放出的熱量為缶/O=3.68X1O"J,

因?yàn)樽〗兴韵牡钠唾|(zhì)量為卷==8kg。

(3)由。幸］■得，這些汽油的體積昨今寸有百42m)

13.發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)的核心部件，某汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)是以92號(hào)汽油為燃料的內(nèi)燃機(jī)，其一個(gè)工作循環(huán)

的四個(gè)沖程如圖所示，表中給出了發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)(空燃比是指汽缸內(nèi)空氣和燃油的質(zhì)量比)。

Imin內(nèi)完成的汽缸內(nèi)汽油和空氣

2400次1.3kg/m3

工作循環(huán)數(shù)混合氣體的密度

汽缸的工作容積2.0L汽油的熱值4.6X107J/kg

發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率82.8kW空燃比12：1

單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)時(shí)，圖中四個(gè)沖程的順序是，燃料完全燃燒放出的

熱量是Jo

【答案】乙甲丁丙9.2X103

【解析】

(1)甲中的兩個(gè)氣閥都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，所以為壓縮沖程，是第二沖程；

乙中的一個(gè)氣閥打開(kāi)，活塞向下運(yùn)動(dòng)，所以為吸氣沖程，是第一沖程；

內(nèi)中的一個(gè)氣閥打開(kāi)，活塞向上運(yùn)動(dòng)，所以為排氣沖程，是第四沖程；

丁中的兩個(gè)氣閥都關(guān)閉，活塞下運(yùn)動(dòng)，所以為做功沖程，是第三沖程；

故排序?yàn)椋阂壹锥”?。其中做功沖程內(nèi)燃機(jī)給汽車(chē)提供動(dòng)力。

(2)汽缸內(nèi)汽油和空氣混合氣體的體積等于汽缸的工作容積，

m

即片％=2/=2X10in,由0=/得，汽油和空氣混合氣體的質(zhì)量：

nFP^1.3kg/m3X2X10:,m3=2.6X103kg,因?yàn)榭杖急仁?2：1,

所以汽油的質(zhì)量：6X10kg=2X10'kg,

完成一個(gè)工作循環(huán)時(shí)，汽油燃燒釋放的熱量：0以=〃；,加/2X10；kgX4.6X10，J/kg=9.2X10工

故答案為：乙甲丁丙；9.2X10\

(1)內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程：吸氣、壓縮、做功、排氣沖程，同時(shí)需要掌握內(nèi)燃機(jī)四沖程的特點(diǎn)；

(2)根據(jù)止。/算出燃?xì)獾馁|(zhì)量，然后根據(jù)空燃比算出汽油的質(zhì)量，再利用放熱公式求出燃料

放出的熱量。

本題考查了內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程，熱值的計(jì)算，考查面比較廣，容易出錯(cuò)的是物理量的單位和單

位的換算。

14.閱讀下列短文，回答問(wèn)題。

可燃冰

可燃冰是一種新型能源，主要成份是甲烷和水，分布在深海沉積物里或陸域的永久凍土中，如

圖所示?？扇急嗡票鶋K卻能燃燒，燃燒后幾乎不產(chǎn)生任何殘?jiān)?m：'的可燃冰分解后可釋放出約

0.8nf的水和164m的天然氣，天然氣中甲烷的含量占80%?99.9%。

可燃冰的生成有三個(gè)基本條件：首先要求低溫，可燃冰在0-10℃時(shí)生成，超過(guò)20℃便會(huì)分解,

海底溫度一般保持在2?4℃左右；其次是高壓，可燃冰在時(shí)，只需海水產(chǎn)生29個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓即

可生成，而以海洋的深度，此高壓容易保證；最后是充足的氣源，海底的有機(jī)物沉淀，其中豐富的

碳經(jīng)過(guò)生物轉(zhuǎn)化，可產(chǎn)生充足的氣源。在溫度、壓強(qiáng)、氣源三者都具備的條件下，可燃冰就會(huì)生成。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：[1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓取IXIO,Pa,海水的密度取IXlOTg/nAg取10N/kg。c*

=4.2X103J/kg*℃),甲烷的熱值取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)如圖所示，海底上有一塊體積為100m：'且底部與海底緊密相連的可燃冰A,其受到海水的

浮力為N。

(4)0.5m，的可燃冰分解后，其中的甲烷完全燃燒放出的熱量，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，至少可以將

質(zhì)量為kg溫度為20℃的水加熱至沸騰。

【答案】(1)甲烷和水；(2)290；(3)0；(4)8.2X10,

【解析】(1)由題意“Inf的可燃冰分解后可釋放出約0.8m，的水和164m：'的天然氣"知可燃冰

的主要成分是水和甲烷；

(2)因?yàn)榭扇急?℃時(shí)，只需海水產(chǎn)生29個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓即可生成，

所以可燃冰形成的氣壓為p=29X1義10%=2.9X10fiPa,

根據(jù)的得海水的深度：

__p__________2.9X10"Pa_________

h=pg=1.0X10：ikg/m'X10N/kg=290m；

(3)浮力產(chǎn)生的原因是上下表面的壓力差，即?滓=尸卬一尸向下，

當(dāng)可燃冰的底部與海底緊密相連時(shí)，尸仆=0,其受到海水的浮力為0;

(4)0.5nf的可燃冰分解出的天然氣為:X164m3=82m3,

甲烷最少為：82m'X80%=65.6m：，

甲烷完全燃燒放出的熱量：

0放=g65.6m3X4.2X107J/m3=2.7552X109J,

水吸收的熱量與甲烷完全燃燒放出的熱量相等，即。吸=2.7552X1O"J,

根據(jù)。=cmX，得水的質(zhì)量為:

=___________2.7552X10:

=8.2X10：tkg

△,=4.2X10：iJ/(kg?)X(100℃-20℃)o

故答案為：(1)甲烷和水；(2)290；(3)0；(4)8.2X103,

15.太陽(yáng)能具有環(huán)保、可再生等優(yōu)點(diǎn)，某品牌太陽(yáng)能熱水器在一天的有效照射時(shí)間內(nèi)，將熱水

器中質(zhì)量為50kg、初溫為15℃的水升高到55℃。(水的比熱容。水=4.2X10：'j/kg?℃)求：

(1)熱水器中水吸收的熱量Q

(2)若改用焦炭來(lái)加熱這些水，需要完全燃燒多少千克焦炭？(焦炭的熱值q=3X10，J/kg,

設(shè)焦炭放出的熱量全部被水吸收)

【答案】(1)熱水器中水吸收的熱量8.4X1O"J；(2)需要完全燃燒0.28kg焦炭。

【解析】(1)知道水的比熱、質(zhì)量、初溫和末溫，根據(jù)進(jìn)行計(jì)算水吸收的熱量。

(2)知道熱量和熱值，根據(jù)。放=收計(jì)算質(zhì)量。

(1)水吸收的熱量：

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

(2)改用焦炭來(lái)加熱這些水，設(shè)焦炭放出的熱量全部被水吸收，

則焦炭燃燒放出的熱量：0,&=g8.4Xl(/j,

根據(jù)飆<=/溝可得，需要完全燃燒焦炭的質(zhì)量:

/QA8.4X1Q'J

m■^^3X107J/kg=0.28kg。

16.一輛汽車(chē)為某高速公路做通車(chē)測(cè)試。汽車(chē)以120km/h的速度勻速通過(guò)60km的水平路段，消

耗汽油3kg,發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是30%.求：(g取10N/kg,汽油的熱值g=4.6XlO’J/kg)

(1)汽車(chē)行駛時(shí)間。

(2)汽油完全燃燒釋放的熱量。

(3)汽車(chē)牽引力做功的功率。

【答案】(1)0.5h(2)1.38X108J(3)2.3X10'W

【解析】

cc60km

(1)由寧可得，汽車(chē)通過(guò)這段路程所需的時(shí)間：t=-=..,,=0.5h；

tv120km/hon

(2)汽油完全燃燒釋放的熱量：4>=?<7=3kgX4.6Xl07J/kg=1.38X10sJ；

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

汽車(chē)牽引力做功的功率：0若^=2.3X10%。

VU.0人?JOUUS

［高頻考題實(shí)戰(zhàn)練］

17.(2021?山東泰安市?中考真題)利用一燃?xì)鉄崴鲗?duì)10kg、20℃的水進(jìn)行加熱時(shí)，完全

燃