2025人教版初中物理寒假銜接9年級第3講熱機效率能量轉(zhuǎn)化守恒學(xué)生版

熱機的效率1.燃料的熱值：（1）定義：某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫做熱值。（2）數(shù)值：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。（3）焦每千克，即“J/kg”。（4）公式：q=Q/m，其中Q表示燃料完全燃燒放出的熱量，m表示燃料的質(zhì)量，q表示燃料的熱值。推導(dǎo)公式：Q=mq。（5）物理意義：表示一定質(zhì)量的燃料在完全燃燒時所放出熱量的多少。同種燃料的熱值相同，不同燃料的熱值一般不同。（6）如果是氣體，人們還使用完全燃燒某氣體所釋放的熱量來描述氣體燃燒放熱的性質(zhì)，因此有Q=Vq，q的單位是。2.熱機的效率：在熱機中，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。（1）由于熱機在工作過程中，總有能量損失，所以熱機的效率總小于1。柴油機比汽油機的效率高。（2）根據(jù)機械效率的公式，可以推導(dǎo)出3.能量的轉(zhuǎn)化和守恒（1）在一定條件下，各種形式的能都可以相互轉(zhuǎn)化。（2）能量既不會憑空消失，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。這就是能量守恒定律，所有能量轉(zhuǎn)化的過程，都服從能量守恒定律?！镜湫屠}】類型一、燃料的熱值和熱機效率2、為節(jié)約能源，需提高熱機的效率，下列措施中不能提高熱機效率的是（） A．盡量使燃料充分燃燒 B．盡量減少熱機部件間的摩擦 C．盡量減少廢氣帶走的熱量 D．盡量增加熱機的工作時間【思路點撥】在熱機中，用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的熱量之比，叫熱機的效率；提高熱機效率的方法有：使燃料盡可能充分燃燒；減少運動部件摩擦發(fā)熱的損失；減少廢氣帶走的熱量。【答案】D【解析】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。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。類型二、能量守恒定律2、學(xué)習了“能量的轉(zhuǎn)化和守恒”的知識后，同學(xué)們提出了下面的一些關(guān)于利用和開發(fā)能源的建議，其中不可行的是（）A．我國煤炭資源豐富，應(yīng)研究并采用如何讓燃料充分燃燒，以減少熱量損失的措施B．電力部門應(yīng)加快進行將內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能的研究，以減少內(nèi)能在多次轉(zhuǎn)化過程中的損失C．我國應(yīng)進一步開發(fā)利用江河水利資源D．隨著資源的不斷消耗，應(yīng)研究出一種既可以不消耗或少消耗能量，又能不斷對外多做功的機器【答案】D【解析】A、煤炭在燃燒的過程中，由于燃燒不夠充分，導(dǎo)致散失的熱量較多，故研究并采用如何讓燃料充分燃燒，以減少熱量損失的措施是必要的，此項說法正確；B、現(xiàn)在我國的發(fā)電主要是火力發(fā)電，故研究內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，以減少內(nèi)能在多次轉(zhuǎn)化過程中的損失，也是非常必要的．此項說法正確；C、根據(jù)我國地利特點，進一步的開發(fā)潮汐能，也是可行的．此項說法正確；D、能量既不會消滅，也不會產(chǎn)生，能量在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變；此項說法錯誤。一．選擇題（共9小題）1．一輛小轎車以某一速度在平直路面上勻速行駛100km，消耗汽油10L，若這些汽油完全燃燒放出的熱量有30%用來驅(qū)動汽車做有用功，所用汽油的熱值為4.6×107J/kg，密度為0.7×103kg/m3，則以下說法正確的是（）①小轎車是將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的機器②這些汽油完全燃燒放出的熱量為3.22×108J③汽車消耗的有用熱量即有用功為9.66×107J④這輛轎車以該速度勻速行駛時受到的阻力為966NA．①②③④均正確 B．只有①②③正確 C．只有②③④正確 D．只有②④正確2．一輛越野車以某一速度在平直路面上勻速行駛200km，消耗柴油20L，若這些柴油完全燃燒放出的熱量有30%用來驅(qū)動汽車做有用功，所用柴油的熱值為4.3×107J/kg，密度為0.8×103kg/m3，則以下說法正確的是（）①越野車是將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的機器②這些柴油完全燃燒放出的熱量為6.88×108J③越野車消耗的有用熱量即有用功為2.29×108J④這輛越野車以該速度勻速行駛時受到的阻力為1032NA．①②③④均正確 B．只有①②③正確 C．只有②③④正確 D．只有②④正確.3．關(guān)于燃燒的熱值，以下說法正確的是（）A．燃燒的熱值與燃料的種類有關(guān)系，與燃燒的質(zhì)量和燃燒狀況無關(guān) B．燃燒1千克某種燃料放出的熱量就是這種燃料的熱值 C．燃料燃燒時，質(zhì)量越大，熱值越大 D．燃料不完全燃燒時的熱值比完全燃燒時的大4．雙燃料汽車以天然氣或汽油做為燃料，以下說法正確的是（）A．以天然氣為燃料，汽車發(fā)動機的效率可以達到100% B．汽油與天然氣相比，燃燒時汽油對環(huán)境的污染較小 C．在壓縮沖程中，燃料混合物的溫度升高，內(nèi)能增大 D．燃料的熱值越大，燃燒時放出的熱量越多5．兩臺汽油機，甲做的有用功是乙的1.5倍，甲的效率是25%，乙的效率是30%，那么甲與乙消耗的汽油的質(zhì)量之比是（）A．9：5 B．5：6 C．5：9 D．6：56．關(guān)于熱機的效率，下列說法正確的是（）A．熱機的效率越高說明做功越快 B．熱機的效率越高，在做功同樣多的情況下消耗的能量越多 C．熱機損失的能量中，廢氣帶走的能量較少，主要是由于機械摩擦損失的 D．一般情況下柴油機的效率比汽油機的高7．某個單缸四沖程汽油機的轉(zhuǎn)速是3000轉(zhuǎn)/分，那么每秒鐘內(nèi)燃氣對活塞做功次數(shù)和活塞沖程數(shù)分別是（）A．25次，25個沖程 B．100次，100個沖程 C．25次，100個沖程 D．100次，200個沖程8．如圖為一個四沖程汽油機處于工作過程中的某個沖程，轉(zhuǎn)速是3600r/min.下列敘述正確是（）A．此圖是壓縮沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 B．增加此汽油機的工作時間，能提高它的效率 C．1分鐘內(nèi)該汽油機的沖程數(shù)和燃氣做功次數(shù)分別是7200個，1800次 D．1分鐘內(nèi)該汽油機的沖程數(shù)和燃氣做功次數(shù)分別是3600個，900次9．如圖為一臺四缸發(fā)動機，其主要技術(shù)指標如右表所示。其中排量等于四個汽缸工作容積的總和，汽缸工作容積指活塞從上止點到下止點所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運動的距離（即沖程長）。轉(zhuǎn)速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)。則下列計算不正確的是（）排量2.0L輸出功率120kW轉(zhuǎn)速6000r/minA．該發(fā)動機在1s內(nèi)做功1.2×105J B．單缸排量V為0.5L C．在每個做功沖程里，發(fā)動機做功600J D．在做功沖程里，燃氣對活塞的壓強為1.2×105Pa二．填空題（共6小題）10．為了比較酒精和碎紙片的熱值，小明采用如圖所示的裝置進行實驗：相同的兩個燒杯中裝有等質(zhì)量、等初溫的水。他將10g的酒精和10g的碎紙片分別放入兩個燃燒皿中，點燃它們，給燒杯加熱，直至酒精和碎紙片完全燃燒。（1）該實驗中除了圖中器材，還需要的測量器材有；（2）該實驗中是通過比較（選填“加熱時間”“水升高的溫度”）來比較兩種燃料的熱值。（3）實驗后，小明根據(jù)實驗數(shù)據(jù)利用公式Q＝cm△t算出了水吸收的熱量，結(jié)合“10g酒精”這一數(shù)據(jù)，算出了酒精的熱值。算出的酒精熱值是否可靠？。請說明可能的原因。11．我國巨型運載火箭將新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射升空?；鸺x用液態(tài)氫做燃料，是因為它的大；衛(wèi)星在空中繞地球做圓周運動時，受到（選填“平衡力”或“非平衡力”）作用。12．建筑工地上有一臺大型汽車吊，把200t建筑材料從地面吊到21.5m高處，汽車吊做的有用功為J．在這過程中，汽車吊消耗柴油的質(zhì)量為4.0kg，則完全燃燒4.0kg柴油釋放的內(nèi)能為J，該過程中汽車吊的機械效率為%．（g取10N/kg；柴油的熱值為g＝4.3×107J/kg）13．有兩臺單缸四沖程柴油機，其中甲柴油機飛輪轉(zhuǎn)速為3600r/min，其效率為40%，則消耗2.5kg的柴油轉(zhuǎn)化成的機械能是J；乙柴油機的效率是30%，柴油機甲的功率是乙的1.5倍，那么柴油機甲與乙每小時消耗的油量之比為。（q柴油＝4.3×107J/kg）14．一臺單缸四沖程汽油機，飛輪轉(zhuǎn)速為3600轉(zhuǎn)/分，該汽油機活塞1s對外做功次；若其效率為25%消耗1kg汽油轉(zhuǎn)化為機械能是J（q汽油＝4.6×107J/kg）。15．禮花噴射器結(jié)構(gòu)如圖甲，氣罐內(nèi)有高壓氣體，氣罐通過氣閥與紙筒相連使用時轉(zhuǎn)動紙筒打開氣閥，氣體將紙筒內(nèi)的禮花快速噴向遠處，在該過程中，罐內(nèi)氣體通過的方式改變內(nèi)能，該過程能量轉(zhuǎn)化方式與汽油機的沖程相同.如圖乙為四缸四沖程異步汽油機，各汽缸的做功過程錯開，在飛輪轉(zhuǎn)動的每半周里，都有一個汽缸在做功，若某四缸四沖程異步汽油機的轉(zhuǎn)速為1200r/min，則該汽油機1秒對外做功次.三．計算題（共3小題）16．氫燃料具有清潔無污染、效率高等優(yōu)點，被認為是二十一世紀最理想的能源，氫燃料新能源公交車逐漸在山東不少城市投放使用。氫燃料的熱值為1.4×108J/kg，c水＝4.2×103J/（kg?℃），求：（1）質(zhì)量為0.6kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量：（2）若放出的熱量全部被質(zhì)量為400kg，溫度為15℃的水吸收，則水升高的溫度：（3）如果氫燃料公交車的效率為60%，則燃燒0.6kg的氫燃料可使以140kW恒定功率勻速行駛的公交車，勻速行駛多長時間。17．汽油發(fā)動機每一個工作循環(huán)活塞經(jīng)歷四個沖程，帶動曲軸轉(zhuǎn)動兩圈。一臺汽油機，活塞面積是60cm2，活塞行程是30cm，做功沖程燃氣產(chǎn)生的平均壓強為8×105Pa，若飛輪的轉(zhuǎn)速是2000轉(zhuǎn)/分鐘，效率為40%，（汽油的熱值為4.6×107J/kg）求：（1）做功沖程中，燃氣對活塞的平均壓力是多少？（2）做功沖程中，平均壓力做多少功？（3）汽油機在1小時內(nèi)對外做功要消耗多少汽油？（保留一位小數(shù)）18．飛機的發(fā)動機是一種熱機，通過航空煤油在氣室中燃燒，從噴氣口向后高速噴出氣體，使發(fā)動機獲得向前的推力，如果飛機以600km/h的速度沿水平方向勻速航行l(wèi)h，需要完全燃燒熱值為4×107J/kg的航空煤油4000kg。飛機發(fā)動機的效率為60%。求1h內(nèi)：（1）飛機的航程；（2）航空煤油完全燃燒放出的熱量；（3）發(fā)動機所做的有用功；（4）飛機發(fā)動機高空中的水平推力。能量守恒轉(zhuǎn)化：1.熱量、燃料燃燒、熱機效率等相關(guān)計算。知識點公式備注與拓展熱量的計算注意：物體的初溫、末溫和變化的溫度燃料燃燒放熱Q=mq適用于固體和液體Q=Vq適用于氣體熱機效率其中，是指有效利用的能量?！皟?nèi)能的改變”和“溫度的改變”的關(guān)系：做功做功內(nèi)能改變溫度改變能量轉(zhuǎn)化不一定內(nèi)能改變溫度改變熱傳遞能量轉(zhuǎn)移熱量一定熱傳遞一．選擇題（共12小題）1．關(guān)于能的概念，以下說法正確的是（）A．在空中飛行的子彈，因為它能夠做功，所以子彈具有能 B．懸吊著的小球，從豎直方向拉開一個角度后，因為小球不能做功，所以小球不具有能 C．甲物體比乙物體的速度大，則甲物體的動能一定比乙物體的動能大 D．甲物體的位置比乙物體的位置高，則甲物體的勢能一定比乙物體的勢能大2．關(guān)于能量，下面說法正確的是（）A．自然界中的能量只有一種 B．運動的物體有能量，靜止的物體沒有能量 C．龍卷風摧毀房屋，說明人類不能利用能量 D．太陽光能使冰熔化成水，是因為太陽光具有能量3．下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的表述中，正確的是（）A．汽油機做功沖程中，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B．蓄電池充電時化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 C．勻速上升的電梯中的人，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能 D．電飯鍋工作時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能4．下列過程中，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的是（）A．汽油機的壓縮沖程 B．小孩沿滑梯下滑的過程 C．水蒸氣頂起水壺蓋的過程 D．流星在大氣層中穿行的過程5．有關(guān)能量守恒定律下列說法錯誤的是（）A．能量守恒定律只適用于機械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化 B．只要有能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，就一定遵循能量守恒定律 C．能量守恒定律是人們認識自然的有力武器 D．任何一種形式的能在轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程中，消耗多少某種形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能量的總量保持不變6．下列說法中不正確的是（）A．熱量可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 B．機械效率、熱機效率跟能量轉(zhuǎn)化效率是一回事 C．能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生 D．只有開發(fā)和利用新能源才能實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展7．以下關(guān)于能量轉(zhuǎn)化與守恒定律說法不正確的是（）A．小華家使用的天然氣熱水器是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B．子彈沒擊中目標，最后下落陷在土地中，子彈的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 C．LED燈發(fā)光效率高是因為它將電能絕大部分轉(zhuǎn)化為光能 D．人體維持37℃，是因為人體內(nèi)不斷將食物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能8．下列關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化和守恒的說法正確的是（）A．因為能量是守恒的，所以人類社會不存在能源危機 B．熱量可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 C．柴油機比汽油機的效率高，是因為柴油比汽油的熱值高 D．用熱水袋取暖，說明內(nèi)能是可以發(fā)生轉(zhuǎn)移的9．關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程，下列說法錯誤的是（）A．地球上的化石能源歸根結(jié)底來自遠古時期的太陽能 B．自然界中水能的循環(huán)再生過程不遵循能量守恒定律 C．空調(diào)將室內(nèi)空氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)移至高溫的室外需要消耗電能 D．熱水自然變涼，能量自發(fā)的從高溫物體轉(zhuǎn)移至低溫物體10．下列關(guān)于能量的說法中（）①燃料燃燒時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；②加熱電器工作時，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能；③“烤火取暖”，說明內(nèi)能可以轉(zhuǎn)移；④能量無論是轉(zhuǎn)化還是轉(zhuǎn)移，能量總和會逐漸減少A．只有①③正確 B．只有①②正確 C．只有③④正確 D．只有②④正確11．如圖是武漢臨江大道使用的“風光互補”景觀照明燈。它“頭頂”小風扇，“肩扛”光電池板，“腰挎”照明燈，“腳踩”蓄電池。下列