初中物理易錯題同步訓練：熱機的效率（解析版）

14.2熱機的效率高頻易錯同步題精選

【易錯考點精講】

1.燃料的熱值

(1)定義：某種燃料完全燃燒放出的熱量與的其質量之比，叫做這種燃料的熱值。用符號“q”表示。

(2)定義式：q=Q/m(q為熱值)(若燃料是氣體，則口=(3々)

(3)單位：J/kg,讀作：焦耳每千克J/m3讀作：焦耳每立方米

注意：熱值反映的是某種物質的一種燃燒特性，同時反映出不同燃料燃燒過程中，化學能轉變成內能的本領大小

,它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的形態(tài)、質量、體積等均無關。

2.熱機的效率：

真正能轉變?yōu)閷ν庾龅挠杏霉Φ哪芰恐皇侨剂先紵龝r所釋放能量的一部分。

(2)定義：熱機工作時，用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比叫做熱機的效率。

(3)公式：9=(3有心總'1()0%其中，Q有為做有用功的能量；Q總為燃料完全燃燒釋放的能量。

(4)提高熱機效率的主要途徑

①改善燃燒環(huán)境，使燃料盡可能完全燃燒，提高燃料的燃燒效率。

②盡量減小各種熱散失。

③減小各部件間的摩擦以減小因克服摩擦做功而消耗的能量。.

④充分利用廢氣帶走的能量，從而提高燃料的利用率。

【熱點題型精練】

一、選擇題

1.(2021?泰安模擬)下列關于熱機的描述中：①熱機是燃料燃燒放出的化學能轉化成機械能的機器；②在汽油

機的壓縮沖程中，機械能轉化成內能；③熱機的效率越高，做同樣多的功消耗的燃料越少；④燃料的熱值越

大，熱機的效率越高。

A.只有①③正確B.只有②④正確C.只有①④正確D.只有②③正確

解：①熱機是燃料燃燒獲得的內能轉化成機械能的機器，故①錯誤；

②在汽油機的壓縮沖程中，活塞上升壓縮氣缸內的氣體，使氣體內能增大，即機械能轉化為內能，故②正確

③熱機效率越高，做有用功與燃料完全燃燒放出的熱量的比值越大，即在做有用功相同的情況下，消耗的燃料

較少，或消耗相同的燃料，做功較多，故③正確；

④熱機的效率是指用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，1kg某種燃料完全燃燒放出的

熱量，叫做這種燃料的熱值，熱機的效率與燃料的熱值無關，故④錯誤；

所以正確的有②③。

答案：D,

2.（2021?濰坊模擬）濰柴集團于2020年正式發(fā)布全球首款熱效率突破50%的商用柴油機，世界內燃機發(fā)展出現(xiàn)歷

史性新突破，下列關于內燃機的說法正確的是（）

A.內燃機效率越高則做功越快

B.做同樣的功，內燃機效率越高消耗的燃料越少

C.制約內燃機效率提高的主要因素是機械摩擦生熱

D.隨著技術的進步，內燃機的效率能到達100%

解：A、熱機效率是有用能量在燃料完全燃燒放出熱量中所占比值，功率是熱機做功的快慢，兩者沒有必然聯(lián)

系，故A錯誤；

B、熱機的效率越高，熱機將燃料完全燃燒放出的熱量轉換成機械能的能力越強，所以在輸出同樣功的情況下

,消耗燃料越少，故B正確；

C、根據(jù)內燃機的能量流向，熱機損失的能量中，廢氣帶走的能量較多，制約內燃機效率提高的主要因素是廢

氣帶走的能量，故C錯誤；

D、熱機在工作過程中會由于熱傳遞或摩擦等消耗一些能量，所以熱機效率不能達到100%,故D錯誤。

答案：Bo

3.（2021?臨沂模擬）2020年11月24日，長征五號遙五運載火箭成功發(fā)射“嫦娥五號”探測器，經過23天太空之

旅后，于12月17日在完成月球自動采樣后返回地球，攜著1731g月壤樣品安全著陸。下列說法正確的是（

）

A.火箭點火升空時相當于熱機的做功沖程，將內能轉化為機械能

B.長征五號火箭的發(fā)射過程中，燃料燃燒過程中熱值不斷增大

C.火箭加速升空過程中，動能轉化為重力勢能，機械能增大

D.火箭使用液氫做燃料，主要是利用了液氫的密度小

解：A、火箭點火升空時相當于熱機的做功沖程，熱機的做功沖程是將內能轉化為機械能，故A正確；

B、因為燃料的熱值是燃料的特性，與燃料的質量和燃燒程度無關，所以長征五號火箭的發(fā)射過程中，燃料燃

燒過程中熱值不變，故B錯誤；

C、火箭加速升空過程中質量不變，速度和高度都增加，動能和重力勢能都增大，故機械能增大，不是動能沒

有轉化為重力勢能，故C錯誤；

D、火箭使用的燃料主要是液態(tài)氫，原因是液態(tài)氫具有較高的熱值，完全燃燒相同質量的液態(tài)氫時，與其它燃

料相比，可以釋放出更多的熱量，故D錯誤。

答案：A。

4.（2021?西安模擬）某學校每天向學生提供100kg開水，下表所列為幾種常見燃料的熱值?，F(xiàn)將質量為100kg,

初溫為20℃的水燒開，所需燃料質量最少的是（燃料完全燃燒）（）

幾種常見燃料的熱值/（J-kg1）

燃料油酒精無煙煤煙煤

4.2X1073.0X107約3.4XI()7約2.9XI()7

A.燃料油B.酒精C.無煙煤D.煙煤

解：由表中數(shù)據(jù)可知，幾種燃料的熱值大小關系為：q燃料油＞q無煙煤＞q酒精＞q煙煤，

將質量為100kg,初溫為20℃的水燒開需要吸收的熱量一定，假如燃料完全燃燒釋放的熱量全部被水吸收，燃料

油的熱值最大，所需燃料的質量最少。

答案：Ao

5.（2021?南京模擬）為了比較兩種燃料的熱值，小明采用如圖所示兩套完全相同裝置進行實驗，下列說法正確

的是（）

A.通過調節(jié)鐵圈A的位置，使溫度計處于適當?shù)母叨?/p>

B.實驗中需要保證兩種燃料燃燒時間相同

C.將兩套裝置中兩個燒杯中的水換成比熱容小的液體可以使實驗現(xiàn)象更明顯

D.如要進一步研究不同物質的吸熱能力，只需將其中一個燒杯中的水換成等質量煤油

解：A、實驗中通過調節(jié)鐵圈B的位置，使溫度計處于適當?shù)母叨龋蔄錯誤；

B、實驗中采用的是控制變量法，需要控制兩種燃料的質量相同，并且全部燃燒，不需要控制燃燒時間相同，

故B錯誤；

C、將兩燒杯中的水換成比熱容小的液體，在吸收相同熱量時，比熱容越小，溫度變化越大，可以使實驗現(xiàn)象

更明顯，故C正確；

D、如要進一步研究不同物質的吸熱能力，實驗中需要用相同的熱源加熱，即用相同的燃料進行加熱，還需要

將其中一個燒杯中的水換成等質量的煤油，故D錯誤。

答案：Co

6.（2021?十堰模擬）汽油機工作時的熱損失情況是：汽缸散熱損失30%,廢氣帶走35%。機械摩擦損耗10%,則

完全燃燒2g汽油（熱值為4.6X107j/kg）獲得的機械能是（）

A.2.76X104JB.3.22X104JC.2.3X104JD.0.92X104J

解：汽油機的效率為：n=100%-30%-35%-10%=25%,

2g汽油完全燃燒產生的熱量為：

QjsMmqMZXloCkgXdKXKfj/kgngzXlO,j,

w有用

（3）根據(jù)n=_且曳"Xioo%可知，獲得的機械能為：

Q放

44

WWffl=nQ?=25%X9.2X10J=2.3X10Jo

答案：Co

7.（2021?鎮(zhèn)江模擬）如圖所示裝置甲、乙和丙完全相同，燃料質量均為10g,燒杯內液體初溫和質量都相等，燃

料完全燃燒完后，液體均未沸騰，液體的末溫分別為t甲、壇和t丙，且t甲〉壇>1丙，則下列說法正確的是（）

丙

A.燃料b放出熱量最多

B.液體2吸收的熱量最少

C.燃料a的熱值比燃料b的大

D.液體1的比熱容比液體2的大

解:

（1）為了比較燃料的熱值大小，要用不同的燃料，加熱同種液體，讓液體的質量相同，通過溫度計的示數(shù)高低

得出液體吸熱多少和燃料燃燒放熱多少，進而判斷熱值大小，則應選擇甲乙兩圖進行實驗;

由題意知甲、乙兩實驗中液體的初溫相等，末溫t甲〉壇，則At甲〉At乙，

由圖甲、乙所示實驗可知，兩燒杯中的液體種類即比熱容c、質量m都相同，由公式Q=cm^t可知，吸收的熱量

QQQ乙-----------①

燃料燃燒釋放的熱量被燒杯中的液體吸收，則燃料釋放的熱量Qa>Qb，且燃料的質量相同，由Q^nmq可知qa

>qb，即燃料a的熱值比燃料b的大，故A錯誤，C正確；

（2）為了比較兩種液體的比熱容，需要燃燒同種燃料，加熱不同的液體，讓液體的質量相同，通過溫度計的示

數(shù)高低得出升高溫度的關系，進而判斷兩種液體比熱容的大小關系，應選擇甲、丙兩圖進行實驗；

甲、丙所示實驗中所用燃料種類與質量均相同，則燃料完全燃燒釋放的熱量相等，燃料燃燒釋放的熱量被燒杯

中的液體吸收，則液體吸收的熱量Q甲=（3丙-------------（2）

所以綜合前面解答可知，乙圖中液體1吸收的熱量最少，故B錯誤；

甲、丙兩實驗中液體的初溫相等，末溫t甲〉t丙，則At甲〉Zkt丙，即△力>△12，

因為QT=Q丙，液體質量m相等，升高的溫度△ti>Z\t2，

所以由c=T一可知ci<C2,即液體1的比熱容比液體2的小，故D錯誤。

mAt

答案：Co

8.（2021?成都模擬）有甲、乙兩臺柴油機，在相同的時間內，它們所做的有用功之比是5：4,消耗柴油的質量

之比是3：2,那么它們的效率之比是（）

A.15：8B.5：6C.6：5D.1：1

解：它們的效率之比：

W甲W甲

7］甲=漏=型_=W甲皿乙_5X2=5

―乙2W乙W乙m甲4X3T

Q乙1rl乙q

答案：B=

9.（2021?益陽模擬）為了節(jié)約能源，需要提高熱機的效率，下列措施不能提高熱機效率的是（）

A.讓燃料與空氣混合充分，使燃料燃燒得比較完全

B.在設計與制造熱機時要不斷改進與創(chuàng)新，以減少能量的損失

C.盡量減少熱機內部各部件間的摩擦

D.盡量增加熱機的工作時間

解：熱機效率是指熱機有效利用的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比。所以減少熱量的損失可以提高熱機的

效率。所以使燃料充分燃燒、減少廢氣帶走的熱量、減少熱機部件間的摩擦都可以減少熱量的損失，提高效率

o故ABC正確；

增加熱機的工作時間，并不能減少熱量的損失，所以不能提高熱機的效率，故D錯誤。

答案：D。

10.（2021?承德模擬）如圖是汽油機的能量流向，對照此圖，下列說法不正確的是（）

燃料燃燒放出的

熱里(100%)

輸廢氣(33%)|—?

出I

有泠卻水(3啖)―?

用I

號擦與輻射(7%〉一

功

A.廢氣排放的能量所占比例最大，減少該部分能量損失是提高熱機效率的有效手段

B.冷卻水能量的二次利用可以提高能量利用率

C.該汽油機的熱機效率為70%

D.該汽油機的熱機效率為30%

解：由圖示知，廢氣帶走了大部分的能量，所以減少該部分的能量損失是提高熱機效率的有效手段，故A正確

冷卻水帶走的熱量僅次于廢氣帶走的熱量，所以冷卻水能量的二次利用可以提高能量利用率，故B正確；

該汽油機的熱機效率為口=100%-33%-30%-7%=30%,故C錯誤，D正確。

答案：Co

二、填空題

11.(2021?淮安模擬)拖拉機發(fā)動機采用循環(huán)流動的水進行冷卻，是因水的比熱容

較大；現(xiàn)代火箭用液氫作燃料，是因其具有較大的熱值。

解：(1)在質量相同，升高相同的溫度時，水的比熱容大，吸收的熱量多，所以用水給發(fā)動機冷卻，讓水帶走

更多的熱量；

(2)火箭采用液態(tài)氫作為火箭的燃料，原因是液態(tài)氫具有較高的熱值，完全燃燒相同質量的氫時，可以放出更

多的熱量。

答案：比熱容；熱值。

12.(2021?鹽城)用煤氣灶把初溫為20℃,質量為2kg的水加熱到70℃,水吸收的熱量為4.2X1()5

Jo若煤氣燃燒時放出的熱量全部被水吸收，則需要完全燃燒0.01

kg的煤氣。事實上，將這壺水加熱到70℃需要的煤氣質量更)

。[水的比熱容為4.2X103j/(kg?,煤氣的熱值為4.2X107j/kg]

解：

35

(1)水吸收的熱量：Q吸=c，km(t-t0)=4.2X10J/(kg?℃)X2kgX(70℃-20℃)=4.2X10J；

(2)由題意可知，(^=(^=4.2X1051,

根據(jù)煤氣可得，消耗煤氣的質量：

m煤氣='=4.2X1()5J=。0小。

q煤氣4.2X107J/kg

由于有熱損失，則事實上將這壺水加熱到70℃需要的煤氣質量更多。

答案：4.2X105；0.01；多。

13.（2021?哈爾濱）哈爾濱市正在進行的老舊小區(qū)改造措施惠及萬民，其中為房屋外墻安裝保溫層、更換門窗等

措施可減少散熱，提高室溫，實現(xiàn)“節(jié)能減排”，因此某居民樓一冬天可節(jié)約燃煤2.8X104kg,這些煤完全燃

燒可放出的熱量為8.4X10"J,這些熱量可使太陽島人工湖中1.0Xl（）8kg的水溫度升高,

℃。[水的比熱容為4.2X103j/（kg?℃）,煤的熱值為3.0X107j/kg]

解：這些煤完全燃燒可放出的熱量為Q放=qjgm煤=3.0X107j/kgX2.8X104kg=8.4X10Uj；

根據(jù)題意可知水吸收的熱量Q吸=Qii=8.4X10nJ；

這些熱量可使太陽島人工湖中1.0X108kg的水溫度升高

△t=Q吸=____________8.4X10“J__________=rc。

c水m水4.2X103J/（kg-Dx1.0X108kg

答案：8.4X1011；2o

14.（2021?河北）小明用相同的酒精燈給質量相等的甲、乙兩種物質加熱。根據(jù)測量數(shù)據(jù)描繪溫度-時間圖象如

圖所示，由圖可知，甲物質比熱容上

（選填或“="）乙物質比熱容。用酒精燈給物體加熱，物體內能增大、溫度升高，這是通過—

熱傳遞方式實現(xiàn)的。實驗完成后，酒精燈中剩余酒精的熱值不變

（選填“變大”“變小”或“不變”）o

解：（1）用相同的酒精燈給質量相等的甲、乙兩種物質加熱時，相同時間內，兩種物質吸收的熱量相同；由圖

象可知，甲物質比乙物質的溫度升高的快，根據(jù)吸熱公式。=。012\3可知甲物質的比熱容小于乙物質的比熱容

（2）用酒精燈給物體加熱，物體吸收熱量，內能增大，這是通過熱傳遞的方式實現(xiàn)的；

（3）熱值是燃料的一種特性，不隨質量的改變而改變，故酒精燈中剩余的酒精熱值不變。

答案：<:熱傳遞；不變。

三、實驗探究題

15.（2021?洛陽模擬）小明同學學習了燃料的熱值后，考慮到燃料燃燒放出的熱量會被水吸收，而水的比熱容已

知。自己設計一個實驗來探究煤油和菜籽油的熱值的大小關系。他組裝了如圖所示的裝置進行實驗，記錄結果

如表：

燃料加熱前的水溫℃燃

料燃盡后水溫/℃

煤油2544

菜籽油2534

（1）取質量相等（選填“相等”或“不相等”）的煤油和菜籽油做燃料，制成煤油燈和菜籽油燈。

（2）安裝實驗器材時，應按照自下而上

（選填“自下而上”或“自上而下”）的順序安裝。為了保證實驗結論的可靠，小明同學應該選擇兩套完全相

同的裝置，在實驗中還應控制水的質量和初溫相同。

（3）分析得出：煤油和菜籽油兩種燃料中，熱值較大的是煤油。

（4）實驗中燃料燃燒放出的熱量通過熱傳遞（選填“做功”或“熱傳遞”）的方式使水的內能增大。

（5）小明知道水的比熱容還想利用這種實驗方案計算出煤油和菜籽油的熱值，那么小明還要補充的測量工具是

：天平，利用此實驗方法計算出的熱值將比真實值偏?。ㄟx填“偏大”或“偏小”）。

解：（1）為比較煤油和菜籽油熱值的大小，實驗過程中應采用控制變量法，需要控制煤油和菜籽油的質量相同

（2）為保證用火焰的外焰加熱，且溫度計的玻璃泡不能接觸容器底和容器壁，所以先安裝下面器材，再安裝上

面器材，便于調節(jié)器材間的距離。

由于水吸收熱量后升高的溫度受水的質量的影響，所以在實驗中還應控制水的質量和初溫相等。

（3）用相同質量的煤油和菜籽油燃燒后加熱相同的水，由表中數(shù)據(jù)可知，用煤油加熱的水溫度升的高，則說明

煤油燃燒放出的熱量多，由q=2也可知，煤油的熱值大。.

m

（4）燃料燃燒放出熱量，水吸收熱量，內能增大，通過熱傳遞的方式使水的內能增大。

（5）要比較煤油和菜籽油的熱值，由q=￡l■可知，需要燃燒相同質量的煤油和菜籽油，需要用天平來測量質

IU

量；

由于燃料并不可能完全燃燒，燃料燃燒放出的熱會散失到空氣中，又或被燒杯等實驗裝置吸了熱，使Q放大于Q

吸，所以依此計算出煤油和菜籽油的熱值比實際要偏小些。

答案：（1）相等；（2）自下而上；初溫；（3）煤油；（4）熱傳遞；（5）天平；偏小。

16.（2021?大慶模擬）如圖所示，甲、乙、丙三個實驗裝置完全相同，燃料的質量都為10g,燒杯內液體的質量

都相同。甲乙丙

(1)比較不同燃料的熱值應選擇乙丙兩個裝置,比較不同物質的比熱容應選擇甲乙

兩個裝置(選填裝置序號甲、乙、丙)，選擇的理由是我們物理中研究問題常用到的一種方法是控制變量

法

(2)在“比較不同燃料的熱值”的實驗中，通過觀察溫.度計示數(shù)的變化

比較燃料燃燒放出熱量的多少，這種研究問題的方法叫做轉換法。

(3)若甲圖燒杯中為500g的水，10g酒精完全燃燒溫度計示數(shù)升高了20℃,水吸收的熱量是4.2X104

J,如果認為若酒精燃燒放出的熱量全部被水吸收，則酒精的熱值是4.2X106j/kg,算出的熱值比標準值—

偏小。(選填“偏大”、“偏小”或“一樣”)。[水的比熱容是4.2X103j/(kg.℃)]

解：(1)為了比較熱值大小要用不同的燃料，加熱同一種液體，讓液體的質量相同，通過溫度計的示數(shù)的變化

得出吸熱多少，進而判斷熱值大小，應選擇乙和丙兩圖進行實驗；

為了比較兩種液體的比熱容，需要燃燒相同的燃料，加熱不同的液體，讓液體的質量和溫度的變化相同，通過

比較加熱時間，進而判斷兩種比熱容的大小關系，應選擇甲和乙兩圖進行實驗，這用到了控制變量法；

(2)燃料完全燃燒放出的熱量的多少，是通過溫度計示數(shù)的變化來反應，這用到了轉換法；

34

(3)水吸收的熱量：Q,s=cmAt=4.2X10J/(kg?℃)X0.5kgX20℃=4.2X10J；

如果認為若酒精完全燃燒且放出的熱量全部被水吸收，即Q放=Q^=4.2X10打；

根據(jù)Qe；=mq知酒精的熱值：

4

q酒精=￡jl=4.2X1QJ=42*106J/kg,

m0.01kg

因為加熱時有熱量的散失以及燃料不完全燃燒，會使得測量的熱值偏小。

答案：(1)乙丙；甲乙；控制變量；(2)示數(shù)的變化；轉換；(3)4.2義IO%4.2X106；偏小。

四、計算題

17.(2021?蘭州模擬)已知天然氣的熱值為3.8X107j/m3,水的比熱容為4.2X1()3j/(kg.℃)o求：

(1)完全燃燒1.4X10'm3天然氣放出多少熱量？

(2)若某天然氣灶的效率為60%,則這些天然氣可將質量為3.8kg,初溫為25℃的水加熱到多少。C?(當?shù)氐?/p>

大氣壓強為1標準大氣壓)

解：

(1)完全燃燒1.4