14.2 熱機的效率（7大題型）（含答案解析）

14.2熱機的效率知識點1燃料的熱值1、燃料：可以燃燒的物質(zhì)叫燃料。燃料分為固體燃料、液體燃料和氣體燃料。燃料在燃燒過程中，儲存在燃料中的化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2、比較質(zhì)量相同的不同燃料充分燃燒時放出的熱量①控制變量法：實驗中，控制燃燒燃料的質(zhì)量相同，水的質(zhì)量和初溫相同，通過比較燃料燃盡后水溫的變化得出結(jié)論。②轉(zhuǎn)換法：實驗中，用水吸收的熱量來表示燃料燃燒放出的熱量。結(jié)論：用相同質(zhì)量的煤油和萊籽油燃燒后加熱相同質(zhì)量的水，由數(shù)據(jù)可知，燃料燃盡后用煤油加熱的水的溫度升高得多，說明燃燒相同質(zhì)量的煤油和萊籽油，煤油燃燒放出的熱量多。3、燃料的熱值①概念：把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫作這種燃料的熱值，熱值用字母q表示。②單位：焦每千克，符號是J/kg。③物理意義：熱值在數(shù)值上等于1kg的某種燃料完全燃燒放出的熱量。如汽油的熱值為4.6x107J/kg它表示1kg的汽油完全燃燒時放出的熱量是4.6X107J?！咀⒁狻咳剂系臒嶂蹬c燃料的種類有關(guān)，每種燃料都有一個確定的熱值，不同燃料的熱值一般不同。4、燃料燃燒放出熱量的計算若用m表示固體、液體燃料的質(zhì)量，用V表示氣體燃料的體積，用q表示燃料的熱值，用Q表示燃料完全燃燒時放出的熱量，則①固體、液體燃料完全燃燒時放出的熱量：Q放②氣體燃料完全燃燒時放出的熱量：Q放知識點2熱機的效率1、燃料的利用率①影響燃料有效利用的因素：一是燃料很難完全燃燒；二是燃料燃燒放出的熱量大部分直接散失掉了，只有一少部分被有效利用。②熱效率：有效利用的熱量（被吸收的熱量）與燃料完全燃燒放出的熱量的比值叫做熱效率。公式：

η=2、熱機的效率①概念：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，叫作熱機的效率。②公式：

η=W有用Q放×100%①使燃料充分燃燒。②盡量減少各種熱量散失。③使用時，注意保養(yǎng)，定期檢査，保證良好的潤滑，減少因克服摩擦做功而額外消耗的能量。④加強技術(shù)創(chuàng)新，采用先進的工藝和技術(shù)設(shè)計制造熱機。4、廢氣能量的利用在熱機的能量損失中，廢氣帶走的能量最多。設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。例如，人們利用蒸汽輪機排出的廢氣來供熱，建造了熱電站，這種既供電又供熱的熱電站，比起一般的火電站來，燃料的利用率大大提高。效率計算公式的選擇①燃料燃燒加熱：η=②燃料燃燒做功：η=③驅(qū)車：η=題型一對熱值的理解【例1】（23-24九年級上·廣東佛山·階段練習）將一瓶酒精用去二分之一，則剩余酒精的密度、比熱容和熱值（）A．酒精的密度、比熱容和熱值都不變B．酒精的密度、比熱容和熱值都變?yōu)樵瓉淼娜种﨏．熱值不變，密度、比熱容變?yōu)樵瓉淼娜种﨑．熱值變?yōu)樵瓉淼娜种芏?、比熱容不變【答案】A【解析】密度、比熱容、燃料的熱值都是物質(zhì)的一種特性，它們的大小與物體的質(zhì)量和體積均無關(guān)系。酒精用去二分之一后，質(zhì)量減少，體積減小，但物質(zhì)的種類沒有變化，所以密度、比熱容和熱值都不變。故A符合題意，BCD不符合題意。故選A?！咀兪?-1】（23-24八年級上·安徽安慶·階段練習）北京時間2023年10月26日11時14分，搭載神舟十七號載人飛船的長征二號F遙十七運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。下列說法正確的是（）A．燃料燃燒越充分，其熱值就越大B．燃氣對火箭做功，燃氣的內(nèi)能會增加C．高溫高壓的燃氣推動火箭升空把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能D．用熱值大的燃料，就能提高熱機的效率【答案】C【解析】A．熱值是燃料的一種特性，與質(zhì)量和燃燒情況等無關(guān)，其熱值不變，故A錯誤；BC．燃氣對火箭做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，燃氣的內(nèi)能會減小，故B錯誤，故C正確；D．采用熱值高的燃料，其利用率不一定高，所以不一定能提高熱機的效率，故D錯誤。故選C?！咀兪?-2】（24-25九年級上·全國·課前預(yù)習）關(guān)于燃料的熱值，下列說法正確的是（）A．熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料燃燒放出的熱量B．10kg木炭比1kg木炭的熱值大C．熱值大的燃料比熱值小的燃料燃燒時放出的熱量多D．燃料燃燒時放出熱量的多少與是否完全燃燒有關(guān)【答案】D【解析】A．燃料熱值的物理意義表示單位質(zhì)量的燃料完全燃燒時所釋放出的熱量，故A錯誤；BD．熱值是燃料的一種特性，它代表燃料性能的優(yōu)劣，熱值的大小與燃料的種類有關(guān)，與燃燒程度、質(zhì)量的多少以及是否燃燒等均無關(guān)，故B錯誤，D正確；C．由可知，燃料燃燒釋放的熱量與燃料的質(zhì)量和熱值大小都有關(guān)，質(zhì)量不確定時，熱值大的燃料不一定比熱值小的燃料燃燒時放出的熱量多，故C錯誤。故D正確?！咀兪?-3】（21-22九年級上·河南駐馬店·期末）2020年9月21日13時40分，由中國航天科技集團研制的長征四號乙運載火箭再立新功，成功將海洋二號C星送入預(yù)定軌道，實現(xiàn)了國內(nèi)運載火箭部件首次重復(fù)使用。如圖，長征四號乙運載火箭在剛發(fā)射加速升空的過程中，下列說法正確的是（）A．隨著火箭燃料的消耗，燃料的熱值變小 B．燃料燃燒得越充分，熱值越大C．燃料的機械能轉(zhuǎn)化為火箭的內(nèi)能 D．燃氣對火箭做功，其內(nèi)能會減小【答案】D【解析】AB．熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、體積、燃燒的是否充分等無關(guān)。故AB錯誤；C．燃料燃燒釋放自身的化學能，將化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再轉(zhuǎn)化為火箭的機械能。故C錯誤；D．高溫高壓的燃氣對外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為火箭的機械能，因此燃氣的內(nèi)能減小，故D正確。故選D。題型二熱值的相關(guān)計算【例2】（2024·山東濟寧·二模）2023年12月28日，中國南方航空公司的的一架空客A320，從廣州白云國際機場起飛，經(jīng)過2小時20分鐘的飛行，平穩(wěn)降落在濟寧大安機場，標志著濟寧大安機場正式通航。若飛機全程消耗5t航空煤油，則這些煤油完全燃燒放出的熱量為J；飛機外殼與空氣摩擦，溫度升高，這是通過的方式增加內(nèi)能。（航空煤油的熱值為4×107J/kg）【答案】2×1011做功【解析】[1]5t航空煤油完全燃燒放出的熱量Q放=qm=4×107J/kg×5×1000kg=2×1011J[2]飛機外殼與空氣摩擦，溫度升高，這是通過做功的方式增加內(nèi)能?！咀兪?-1】（2024·安徽合肥·一模）如圖所示，“可燃冰”作為一種新型燃料，其熱值為，則完全燃燒g的“可燃冰”可以釋放出的熱量?！敬鸢浮?00【解析】由Q放=mq知道，完全燃燒“可燃冰”質(zhì)量【變式2-2】（2024·廣東清遠·一模）小明現(xiàn)有100kg干木柴，其熱值為，完全燃燒掉50kg干木柴后，剩下干木柴的熱值是J/kg，完全燃燒1kg干木柴放出的熱量是J。質(zhì)量為10kg的水，溫度升高1℃，需要吸收J的熱量。（比熱容）【答案】【解析】[1]燃燒部分后的干木柴，其熱值不變，仍為，因為熱值是物質(zhì)的屬性，與質(zhì)量無關(guān)。[2]完全燃燒1kg的干木柴放出的熱量[3]10kg水吸收的熱量【變式2-3】（2024·安徽宣城·一模）巴基斯坦的當?shù)厝死脗鹘y(tǒng)工藝從廢棄塑料里提煉出了燃料油。若從1噸廢棄塑料中能提煉出168kg燃料油，燃料油的熱值為，則這些燃料油完全燃燒時釋放出的熱量可以使kg的水溫度升高45℃。[水的比熱容為]【答案】【解析】168kg燃料油完全燃燒時釋放出的熱量這些燃料油完全燃燒時釋放出的熱量可以使溫度升高45℃的水的質(zhì)量【變式2-4】（2024·新疆烏魯木齊·一模）某組同學利用圖甲裝置研究某燃料熱值。先取少量燃料置于燃燒皿中，測出總質(zhì)量為30g，點燃后對100g的熱水加熱4min立即熄滅燃料，再測得燃料和燃燒皿總質(zhì)量為25.8g，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制的水溫隨時間變化的圖像如圖乙中a線所示。（1）該實驗中水的沸點是℃，沸騰時水的溫度；（2）已知此過程中燃料均勻燃燒放熱，所放熱量僅60%能被水吸收，0~2min內(nèi)水吸收的熱量為J，則該燃料的熱值為J/kg。（水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃），整個過程中忽略水的質(zhì)量變化）【答案】（1）99不變（2）2520【解析】（1）[1][2]水沸騰時不斷吸熱但溫度不變，不變的溫度即為水的沸點，由圖像可知，水沸騰時的溫度為99℃，即該實驗中水的沸點是99℃。（2）[1]0~2min內(nèi)水吸收的熱量為[2]燃燒的燃料的質(zhì)量為m′=30g-25.8g=4.2g4min內(nèi)水吸收的熱量等于2min內(nèi)水吸熱的2倍，即已知此過程中燃料均勻燃燒放熱，所放熱量僅60%能被水吸收，所以燃料燃燒放出的熱量為則該燃料的熱值為題型三對熱機效率的理解【例3】（2024·山東臨沂·一模）下列關(guān)于內(nèi)能、比熱容、熱值和熱機效率的說法中正確的是（）A．用鐵鍋炒菜是利用了鐵的比熱容大的特點B．汽車長時間行駛輪胎會發(fā)熱，是通過做功來改變物體內(nèi)能的C．如果煤炭燃燒不完全，其熱值會變小D．柴油機的功率一般比汽油機大，故柴油機的熱機效率也比汽油機大【答案】B【解析】A．用鐵鍋炒菜是利用了鐵的比熱容小的特點，相同條件下，吸熱升溫快，故A錯誤；B．汽車長時間行駛輪胎會發(fā)熱，是因為要克服摩擦做功導(dǎo)致的，是通過做功來改變物體內(nèi)能的，故B正確；C．燃料的熱值大小只與燃料的種類有關(guān)，與是否完全燃燒無關(guān)，故C錯誤；D．功率是指做功的快慢，熱機的效率是輸出的有用功與輸入的總能量的比值，二者并無直接關(guān)系，故D錯誤。故選B。【變式3-1】（23-24九年級上·江蘇南通·階段練習）下列關(guān)于熱機，說法錯誤的是（）A．熱機功率越大，效率必定越高B．為了防止熱機過熱，通常用水來降溫，是利用水的比熱容大的特性C．不斷創(chuàng)新和改進熱機結(jié)構(gòu)，可以提高熱機效率，但熱機效率始終小于1D．四沖程汽油機的壓縮沖程，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【答案】A【解析】A．熱機效率是指熱機用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出熱量的比值，比值越大，熱機效率越高；功率是指熱機做功的快慢，功率和機械效率沒有關(guān)系，故A錯誤，符合題意；B．為了防止熱機過熱，通常用水來降溫，是利用水的比熱容大的特性，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)相比，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，故B正確，不符合題意；C．不斷創(chuàng)新和改進熱機結(jié)構(gòu)，可以提高熱機效率，但是工作過程中能量損失不可避免，所以熱機效率始終小于1，故C正確，不符合題意；D．四沖程汽油機的壓縮沖程，活塞向上運動，壓縮氣缸內(nèi)的氣體，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D正確，不符合題意。故選A?！咀兪?-2】（2024·湖南長沙·一模）科技小組自制了一個如圖所示火箭模型，空瓶的內(nèi)側(cè)壁安裝了一個遙控電火花發(fā)生器。演示時從瓶口噴入霧狀酒精并蓋上錐形紙筒，按動電火花發(fā)生器的遙控器，紙筒立即飛出。下列分析正確的是（

）A．紙筒飛出后瓶內(nèi)氣體的內(nèi)能增加B．瓶內(nèi)剩余酒精的熱值變小C．若瓶內(nèi)的酒精完全燃燒，熱機效率將達到100%D．燃氣推動紙筒飛出的過程類似于內(nèi)燃機的做功沖程【答案】D【解析】A．瓶內(nèi)氣體對紙筒做功，推動紙筒飛出，紙筒飛出后瓶內(nèi)氣體的內(nèi)能減少，故A錯誤；B．熱值只與燃料種類有關(guān)，與燃料質(zhì)量無關(guān)，瓶內(nèi)剩余酒精的熱值不變，故B錯誤；C．即使瓶內(nèi)的酒精完全燃燒，由于部分熱量散失在空氣中，熱機效率不可能達到100%，故C錯誤；D．燃氣推動紙筒飛出的過程中，燃氣對紙筒做功，將燃氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，內(nèi)燃內(nèi)的做功沖程也是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，所以此過程類似于內(nèi)燃機的做功沖程，故D正確。故選D?！咀兪?-3】（23-24九年級下·山東青島·自主招生）關(guān)于熱機，下列說法正確的是（）A．熱機的效率越高，說明做功越快 B．使用熱值高的燃料，熱機做功多C．熱機的做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 D．柴油機和汽油機的點火方式是相同的【答案】C【解析】A．熱機的效率是用來做有用功的能量跟燃料燃燒完全放出的能量的比值，跟做功的快慢無關(guān)，故A錯誤；B．熱值指的是一定質(zhì)量的燃料完全燃燒放出的熱量，與熱機做功的多少無關(guān)，故B錯誤；C．熱機的做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；壓縮沖程是將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C正確；D．汽油機的點火方式是點燃式，柴油機的點火方式是壓燃式，即汽油機和柴油機的點火方式不同，故D錯誤。故選C。【變式3-4】（24-25九年級上·全國·課后作業(yè)）用來做有用功的那部分能量和之比，叫熱機的效率。熱機的效率是熱機性能的一個重要指標；目前熱機的效率還比較低，在熱機的能量損失中，帶走的能量最多，設(shè)法利用這部分能量，是提高熱機效率的重要措施?！敬鸢浮咳剂贤耆紵懦龅哪芰繌U氣【解析】[1][2]根據(jù)熱機效率的定義可知，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，叫熱機的效率。在熱機工作時，不可避免地出現(xiàn)能量的損耗，在熱機的能量損失中，廢氣帶走的能量最多?！咀兪?-5】（23-24九年級上·吉林·階段練習）某汽油機的能量流向圖如圖所示，請根據(jù)圖中給出的信息，計算出該汽油機的效率為。請寫出一條提高汽油機效率的方法：?！敬鸢浮?0%見詳解【解析】[1]該汽油機的效率為，總能量減去各個部分的能量損失100%?33%?30%?7%=30%[2]廢氣所占比例最大，減少該部分的能量損失；冷卻水帶走的熱量僅次于廢氣，能量的二次利用可以提高利用率；還可以涂潤滑油，減小摩擦。題型四熱機效率的計算【例4】（23-24九年級下·山東泰安·期中）2023年5月28日，國產(chǎn)大飛機C919進行了首次商業(yè)飛行。飛機空機質(zhì)量約45.7噸，最大商載18.9噸；油箱裝滿油，航空煤油的質(zhì)量約20噸。飛機以250m/s的速度在高空中勻速飛行時每百公里耗油約500L，發(fā)動機的功率約。[航空煤油的密度為，熱值為]求：（1）飛機勻速飛行百公里發(fā)動機做的功；（2）此過程發(fā)動機的效率（保留1位小數(shù)）。【答案】（1）（2）61.9%【解析】（1）飛機勻速飛行百公里所需時間飛機勻速飛行百公里發(fā)動機做的功（2）燃油燃燒放出的熱量此過程發(fā)動機的效率【變式4-1】（23-24九年級下·江西景德鎮(zhèn)·期中）一輛小汽車牽引力功率為20kW。若某次在平直的高速公路上以25m/s的速度勻速行駛了1h，該過程中消耗了6.4kg的汽油（完全燃燒），已知汽油熱值，汽車做功效率的定義：汽車行駛過程中所做的有用功與汽油完全燃燒釋放的熱量之比。求（1）汽車牽引力做的功；（2）該汽車行駛過程中所受到的阻力f；（3）該汽車在此過程中的做功效率?！敬鸢浮浚?）7.2×107J（2）800N（3）25%【解析】（1）由知道，汽車牽引力做的功（2）由于所以，汽車的牽引力因汽車勻速行駛時處于平衡狀態(tài)，受到的阻力和牽引力是一對平衡力，所以，該汽車行駛過程中所受到的阻力（3）汽車在此過程中消耗汽油完全燃燒釋放的熱量則該汽車在此過程中的做功效率【變式4-2】（23-24九年級上·廣東東莞·期中）冬天，小明家使用某款天然氣熱水器加熱20kg、初溫為5℃的水，他通過觀察燃氣表得知用掉了0.2m3的天然氣，同時他測量出水口溫度達到了55℃，已知c水=4.2×103J/(kg·℃)，q天然氣=3.5×107J/m3，求：（1）水吸收的熱量是多少？（2）該款熱水器的熱效率？【答案】（1）4.2×106J（2）60%【解析】（1）水吸收的熱量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×20kg×(55℃-5℃)=4.2×106J（2）天然氣完全燃燒放出的熱量Q放=mq=0.2kg×3.5×107J/m3=7×106J則該款熱水器的熱效率【變式4-3】（23-24九年級上·山東菏澤·期中）如圖所示，網(wǎng)紅“木桶魚”是在木桶里放入高溫的鵝卵石，再加入質(zhì)量為2kg、初溫為60℃的魚湯，鵝卵石放熱能使魚湯沸騰[在一標準大氣壓下，魚湯的比熱容和沸點視為和水相同c湯=4.2×103J/(kg·℃)]。氣壓看作標準大氣壓。求：（1）魚湯所吸收的熱量為多少；（2）若天然氣完全燃燒放出的熱量被鵝卵石全部吸收，而鵝卵石放出熱量的80%被魚湯吸收。求此過程需要燃燒多少m3天然氣？（q天然氣=3.5×104J/m3）【答案】（1）3.36×105J；（2）0.012m3【解析】解：（1）魚湯所吸收的熱量為（2）天然氣完全燃燒放出的熱量此過程需要燃燒天然氣的體積為答：（1）魚湯所吸收的熱量為；（2）此過程需要燃燒0.012m3天然氣?！咀兪?-4】（23-24九年級上·湖北黃岡·期中）太陽能熱水器是把太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的設(shè)備之能，熱水器平均每小時接收8.4×107J的太陽能，在5小時的有效照射時間內(nèi)，將熱水器中100kg、初溫為20℃的水升高到60℃?！舅谋葻帷壳螅海?）熱水器中的水吸收的熱量；（2）熱水器的效率；（3）若改用天然氣來加熱這些水，需要完全燃燒多少m3的天然氣？（天然氣的熱值q=4×107J/m3，假設(shè)天然氣燃燒放出的熱量全部被水吸收）【答案】（1）1.68×107J；（2）；（3）【解析】解：（1）熱水器中的水吸收的熱量（2）熱水器5小時內(nèi)接收到的太陽能熱水器的效率（3）假設(shè)天然氣燃燒放出的熱量全部被水吸收，即由得，天然氣的體積為答：（1）熱水器中的水吸收的熱量1.68×107J；（2）熱水器在這5小時內(nèi)的效率；（3）若改用天然氣來加熱這些水，需要完全燃燒多少體積的天然氣。題型五效率與功率【例5】（21-22九年級上·四川內(nèi)江·期中）關(guān)于熱機的效率，下列說法正確的是（）A．熱機消耗的燃料越多，效率就越高B．熱機做的有用功越多，效率就一定越高C．熱機的功率越大，做功就越快，但效率卻不一定高D．改進技術(shù)，保證良好的潤滑，熱機效率可以達到100%【答案】C【解析】A．熱機消耗的燃料多，做的有用功不一定多，根據(jù)可知，效率不一定高，故A錯誤；B．熱機做的有用功多，燃料放出熱量的多少未知，根據(jù)可知，無法判斷效率的高低，故B錯誤；C．功率是描述做功快慢的物理量，功率越大，做功就越快，功率和效率無關(guān)，所以功率高，效率卻不一定高，故C正確；D．熱機在工作時，廢氣會帶走一部分熱量、燃料不可能完全燃燒、克服部件之間的摩擦會消耗能量等，所以即使改進技術(shù)，保證良好的潤滑，熱機的效率也不可能達到100%，故D錯誤。故選C?！咀兪?-1】（22-23九年級上·廣東汕頭·階段練習）關(guān)于熱機的效率，下列說法不正確的是（）A．熱機的功率大，熱機效率不一定高B．熱機做的有用功越多，熱機效率一定越高C．熱機單位時間內(nèi)消耗的燃料少，熱機效率不一定高D．功率與熱機效率無直接的關(guān)系【答案】B【解析】AD．熱機的效率是有用功和燃料完全燃燒放出的熱量之比，與做功多少、功率大小無關(guān)，故AD正確，不符合題意；B．熱機做的有用功越多，但如果消耗的燃料也多，熱機效率不一定高，故B錯誤，符合題意；C．熱機消耗的燃料少，但如果做的有用功少，熱機效率不一定高，故C正確，不符合題意。故選B。【變式5-2】（22-23九年級上·北京·期中）關(guān)于熱機，下列說法中錯誤的是（

）A．汽油機的效率高于蒸汽機的效率B．熱機效率越高，它將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的比例越大C．熱機功率越大，它做功越快D．焦炭的熱值是3×107J/kg，完全燃燒200g的焦炭放出的熱量為6×109J【答案】D【解析】A．熱機效率中，柴油機效率最大，其次是汽油機，最后是蒸汽機，故A正確，不符合題意；B．熱機效率為機械能占燃料完全燃燒釋放能量的百分比，所以熱機效率越高，它將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的比例越大，故B正確，不符合題意；C．功率是表示物體做功快慢的物理量，所以熱機功率越大，它做功越快，故C正確，不符合題意；D．焦炭的熱值是3×107J/kg，完全燃燒200g的焦炭放出的熱量為6×106J，故D錯誤，符合題意。故選D?！咀兪?-3】（2024·黑龍江哈爾濱·模擬預(yù)測）氫能源車的發(fā)動機工作時將液態(tài)氫轉(zhuǎn)化為氫氣在汽缸中燃燒。某次測試中，一輛氫能源車以70kW的功率勻速行駛0.5h，消耗了2kg燃料，汽車發(fā)動機做的功為J，該發(fā)動機的效率為。（氫的熱值為）【答案】45%【解析】[1]發(fā)動機做的功[2]消耗2kg燃料放出的熱量該發(fā)動機的效率【變式5-4】（23-24九年級上·廣東廣州·期中）一輛汽車在平直公路上勻速行駛50min，消耗汽油7kg，汽油完全燃燒放出的熱量有30%轉(zhuǎn)化為機械能，汽油的熱值為，則汽車發(fā)動機的功率約為（）A．9.66kW B．96.6kW C．3.22kW D．32.2kW【答案】D【解析】7kg汽油完全燃燒放出的熱量發(fā)動機做的有用功汽車發(fā)動機的功率故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。題型六比熱容、熱效率、壓強、功的綜合計算【例6】（2024·河北滄州·一模）隨著科技的發(fā)展，無人駕駛技術(shù)日趨成熟。如圖所示是利用5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程駕駛的純電動汽車，其質(zhì)量為1.5t，車輪與路面接觸的總面積為，該車在水平路面上勻速直線行駛24km，用時20min，這一過程中汽車發(fā)動機的功率恒為32kW。（汽油熱值取，g取）求：（1）該車靜止在水平路面上對路面的壓強。（2）在這一過程中汽車受到的阻力。（3）在（2）的條件下，汽車的電動機效率為80％，勻速行駛4.5km，消耗的電能相當于完全燃燒多少千克的汽油所釋放的能量。【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）該車靜止在水平路面上對路面的壓力為該車靜止在水平路面上對路面的壓強（2）汽車運動的速度為由得，汽車的牽引力為由二力平衡得，在這一過程中汽車受到的阻力（3）該車勻速行駛4.5km做的功燃料完全燃燒釋放的熱量由得，消耗汽油的質(zhì)量【變式6-1】（2024·江西九江·三模）如圖所示，這是一款輕便式電動車，車輪與地面的總接觸面積為，它使用鋰電池提供動力，當人和車總重為1200N時達到最大載重量。當該電動車滿載時，以3m/s的速度在平直公路上勻速直線行駛12km，此過程中電動車的牽引力為120N，消耗的電能與完全燃燒0.06kg汽油放出的熱量相等。（取，g取10N/kg，不考慮載重后輪子接地面積的變化）求：（1）該電動車達到最大載重量且靜止在水平地面上時，對地面的壓強；（2）該電動車以3m/s的速度勻速直線行駛時牽引力做功的功率；（3）以3m/s的速度勻速直線行駛12km的過程中電動車的效率?！敬鸢浮浚?）；（2）360W；（3）60%【解析】解：（1）汽車達到最大載重量時整體對水平路面的壓力對地面的壓強（2）電動車以3m/s的速度勻速直線行駛時牽引力做功的功率（3）汽車在平直公路上勻速直線行駛12km，牽引力做的功為0.06kg汽油完全燃燒放出的熱量為電動車的效率答：（1）該電動車達到最大載重量且靜止在水平地面上時，對地面的壓強為；（2）該電動車以3m/s的速度勻速直線行駛時牽引力做功的功率為360W；（3）以3m/s的速度勻速直線行駛12km的過程中電動車的效率為60%?！咀兪?-2】（2022·廣東梅州·模擬預(yù)測）如圖是一種以柴油機為動力的抓斗起重機，其部分參數(shù)如表。求：（1）起重機空載靜止在水平地面上時，對地面的壓強是2.4×105Pa，它與地面的接觸面積是多少？（取g=10N/kg）（2）若起重機空載時在水平路面勻速行駛時受到的阻力為4×103N，起重機的最大車速是多少？（3）起重機空載時以最大行駛功率行駛1h，消耗柴油9kg，柴油機的效率是多少？（取q柴油=4×107J/kg）空載質(zhì)量4.8t最大抓舉高度6m空載最大行駛功率4×104W【答案】（1）0.2m2；（2）10m/s；（3）40%【解析】解：（1）起重機空載靜止在水平地面上時，對地面的壓力為F=G=mg=4.8×103kg×10N/kg=4.8×104N則根據(jù)壓強的定義式可得它與地面的接觸面積為（2）起重機在水平路面勻速行駛時處于平衡狀態(tài)，由二力平衡條件可得F牽=F阻=4×103N根據(jù)功率的推導(dǎo)式P=Fv可得起重機的最大車速為（3）由題意可知這段時間內(nèi)起重機發(fā)動機做功為W=Pt=4×104W×3600s=1.44×108J柴油燃燒放出的熱量為Q放=q柴油m柴油=4×107J/kg×9kg=3.6×108J則柴油機的效率為答：（1）起重機與地面的接觸面積是0.2m2；（2）起重機的最大車速為10m/s；（3）柴油機效率為40%。【變式6-3】（2024·云南玉溪·一模）如圖所示是我國自行設(shè)計研制的AG600水陸大型兩棲滅火飛機。據(jù)悉，AG600可在水源與火場之間多次往返投水滅火，一次最多可汲水12t，其巡航速度可達每小時460km。在某次救援任務(wù)中，若該飛機以270km/h的速度勻速直線航行20min。消耗航空燃油1.35t，飛機發(fā)動機的功率為2.25×104kW，求：（已知、）（1）飛機蓄水倉的容積；（2）這次任務(wù)中消耗的航空燃油完全燃燒放出的熱量；（3）發(fā)動機的熱效率?！敬鸢浮浚?）12m3（2）5.4×1010J（3）50%【解析】（1）滅火飛機一次最多可汲水12t，所以飛機蓄水倉的容積為（2）1.35t航空燃油完全燃燒放出的熱量為Q放=mq航空燃油=1.35×103kg×4×107J/kg=5.4×1010J（3）飛機發(fā)動機的功率為2.25×104kW，飛行20min所做的功為W=Pt=2.25×104×103W×20×60s=2.7×1010J發(fā)動機的熱效率為【變式6-4】（2024·內(nèi)蒙古呼和浩特·一模）2023年5月28日上午，我國首架自行研制、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的噴氣式客機C919，如圖甲，歷時2小時從上海飛往北京，開啟了首次商業(yè)載客飛行。（1）C919在高空水平定速巡航時，若受到的阻力為1.15×105N，飛機發(fā)動機的效率為25%，飛行4km時需要消耗多少升的汽油？（已知汽油的密度為0.8×103kg/m3，汽油的熱值為4.6×107J/kg）（2）如圖乙是飛機單側(cè)機翼與周圍空氣發(fā)生相對運動的模型，圖中機翼的下表面可視為平面，面積為S1，飛機起飛前在水平跑道上快速滑行時，機輪與地面的總接觸面積是S2，飛機對地面的壓強是，飛機總重是G，近似地認為飛機受到的升力來自于飛機雙側(cè)機翼。請推導(dǎo)出飛機在跑道上滑行時，機翼上下表面的壓強差（用字母表示）。【答案】（1）；（2）見解析【解析】解：（1）C919在高空水平定速巡航時，受力平衡，動力為則動力做的功為則汽油完全燃燒放出的熱量為則汽油的質(zhì)量為則汽油的體積為（2）飛機對地面的壓力為根據(jù)相互作用力，地面對飛機的支持力為則升力為根據(jù)可知機翼上下表面的壓強差為答：（1）需要消耗50升的汽油；（2）機翼上下表面的壓強差。題型七實驗探究：燃料的熱值【例7】（多選）（24-25九年級上·全國·課后作業(yè)）如圖所示，用甲、乙兩種燃料分別對質(zhì)量和初溫相同的水進行加熱，兩圖裝置均相同。燃料的質(zhì)量用m表示，燃料充分燃盡時水升高的溫度用Δt表示（水未沸騰）（）A．實驗中m必須相同，否則無法比較燃料的熱值B．實驗中Δt越大，說明燃料的熱值一定越大C．若的值越大，燃料的熱值越大D．若的值越大，燃料的熱值越大【答案】AD【解析】探究不同燃料的熱值時，計算熱量可以利用Q吸=Q放，Q吸=c水m水△t，Q放=mq，即c水m水△t=mq；A．根據(jù)可知，計算兩種燃料的熱值大小，和燃料的質(zhì)量有關(guān)，需要控制燃料的質(zhì)量相同，A符合題意；B．若Δt越大，根據(jù)，燃料質(zhì)量不確定時，燃料的熱值不確定，B不符合題意；CD．若的值越大，即的值越小，根據(jù)分析，燃料的熱值越小，反之則熱值越大，故C不符合題意，D符合題意。故選AD。【變式7-1】（23-24九年級上·河南信陽·期中）為比較兩種液體的吸熱能力，小軍用圖甲中兩個相同的實驗裝置做實驗。（1）除了圖甲中實驗裝置，還需要的測量器材有和，收集的實驗數(shù)據(jù)記錄如下表所示；物理量物質(zhì)質(zhì)量/g初始溫度/°C加熱時間/min最終溫度/°C液體15020545液體25020568（2）實驗中，用間接反映液體吸收熱量的多少；（3）通過分析表中的數(shù)據(jù)可知，（選填“液體1”或“液體2”）的吸熱能力較強。物理上用這個物理量來描述物質(zhì)的吸熱能力；（4）如圖丙所示，為比較酒精和碎紙片的熱值，用兩只相同規(guī)格的燒杯裝相同質(zhì)量的水，取質(zhì)量（選填“相等”或“不相等”）的酒精和碎紙片，分別放入兩個燃燒皿中。點燃分別給燒杯加熱，直到酒精和碎紙片完全燃燒完，通過比較（選填“加熱時間”或“升高的溫度”）來確定酒精和碎紙片熱值的大小?！敬鸢浮浚?）天平停表（2）加熱時間（3）液體1比熱容（4）相等升高的溫度【解析】（1）[1][2]比較兩種液體的吸熱能力的實驗中，需取質(zhì)量相等的兩種液體，所以需要測量質(zhì)量的工具天平；實驗時，需要通過測量加熱時間來反映液體吸熱的多少，所以需要秒表或停表。（2）實驗中，液體吸收的熱量多少無法直接看見，可以用加熱時間的長短來反映液體吸收熱量的多少，這是轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用。（3）[1][2]由表中實驗數(shù)據(jù)可知，相同初溫相同質(zhì)量的液體加熱相同的時間，吸收相等的熱量，液體1最終溫度低，升高的溫度少，說明液體1的吸熱能力強；物理學上用比熱容表示物質(zhì)吸熱能力的大小，吸熱能力越強，比熱容越大。（4）[1][2]燃料燃燒放出的熱量與燃料的熱值、質(zhì)量以及燃燒情況有關(guān)，該實驗中為了控制變量，應(yīng)用天平分別測出質(zhì)量相等的酒精和碎紙片，將其放入裝置中的燃燒皿內(nèi)；由于燃料的熱值不能直接測量，但燃料燃燒放出的熱量可以被水吸收，從而使水溫發(fā)生變化，所以可以通過溫度計示數(shù)的變化，即水升高的溫度來比較燃料熱值的大小關(guān)系?！咀兪?-2】（23-24九年級上·江蘇泰州·階段練習）小虎和小慧學習了燃料的熱值后，他們一起設(shè)計了一個實驗來探究煤油和菜籽油的熱值的大小關(guān)系，他們組裝了如圖所示的裝置進行實驗，記錄結(jié)果如表：表一：煤油水溫/℃20100100加熱時間/min05（剛好沸騰）10（剛好燃盡）表二：菜籽油水溫/℃20406080加熱時間/min051015（剛好燃盡）（1）為了保證實驗結(jié)論的可靠性，小虎、小慧選擇了兩套完全相同的裝置，并控制相等（選填“兩種油的質(zhì)量”、“兩杯水的質(zhì)量”、“兩種油及水的質(zhì)量”）。實驗中通過來比較煤油和菜籽油放出熱量的多少；（2）小慧認為等燃料完全燃燒完所等待的時間過長，可以在燃燒5min時就來讀數(shù)比較，小虎認為不對；（3）實驗中，若燃料完全燃燒且忽略熱量散失，根據(jù)表格計算出煤油與菜籽油的熱值之比為?！敬鸢浮浚?）兩種油及水的質(zhì)量水升高的溫度（2）沒有控制燃燒的燃料的質(zhì)量相等（3）8：3【解析】（1）[1][2]為了保證實驗結(jié)論的可靠性，小虎和小慧選擇了兩套完全相同的裝置，并控制煤油和菜籽油的質(zhì)量和兩杯水的質(zhì)量相同；質(zhì)量相同的水，溫度變化越大，說明吸收熱量越多，所以實驗中通過水溫升高的多少來表示煤油和菜籽油放出熱量的多少。（2）在相同的時間內(nèi)燃燒的燃料質(zhì)量不一定相等，即沒有控制燃燒的燃料的質(zhì)量相等。（3）使用煤油加熱水時，水吸收的熱量Q吸1=cmΔt1=cm(100℃-20℃)=cm×80℃根據(jù)題意和表格數(shù)據(jù)可知，所有的煤油完全燃燒放出的熱量Q放1=2Q吸1=2×cm×80℃煤油的熱值使用菜籽油加熱水時，水吸收的熱量Q吸2=cmΔt2=cm(80℃-20℃)=cm×60℃根據(jù)題意和表格數(shù)據(jù)可知，所有的菜籽油完全燃燒放出的熱量Q放2=Q吸2=cm×60℃菜籽油的熱值煤油和與菜籽油的熱值之比【變式7-3】（24-25九年級上·廣西南寧·開學考試）小明利用三套完全相同的裝置完成如圖1所示的實驗，液體1和2的質(zhì)量相同。燃料A和B的質(zhì)量也相同。三組實驗均至燃料燃盡時的液體溫度變化如圖3所示。（1）安裝實驗裝置時，應(yīng)按照（填“由下而上”或“由上而下”）的順序；（2）實驗前所測液體的初溫均如圖2所示，溫度計的示數(shù)為℃；（3）比較不同物質(zhì)的比熱容，應(yīng)選擇圖1中的兩組實驗；（4）比較不同燃料的熱值，應(yīng)選擇圖1中的兩組實驗；分析圖3可知：冬天在自制暖手袋時，應(yīng)選液體（選填“1”或“2”）作為供暖物質(zhì)；不計熱量損失，燃料A和B的熱值之比為；（5）另一組同學用同樣的裝置進行實驗，在實驗中兩種燃料完全燃燒完之前都使得水沸騰了。為避免這種情況的出現(xiàn)，請對該組提出一條改進建議：?！敬鸢浮浚?）由下而上（2）24（3）甲、丙（4）乙、丙1（5）增加水的質(zhì)量【解析】（1）使用酒精燈加熱時，要用外焰加熱，所以要根據(jù)酒精燈火焰的高度確定燒杯的高度，故組裝裝置時，要按照自下而上的順序。（2）圖中溫度計的分度值為1℃，示數(shù)為24℃。（3）比