142熱機(jī)的效率-2022-2023學(xué)年九年級(jí)物理全一冊(cè)（人教版）

14.2熱機(jī)的效率解題要點(diǎn)梳理：熱值的理解①熱值是燃料本身的一種特性，它只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、體積、燃燒情況等均無(wú)關(guān)。②各種燃料的熱值是一定的，不能根據(jù)公式q＝Q/m(Q/V)錯(cuò)誤地認(rèn)為：q與Q成正比，與m(V)成反比。2.熱機(jī)效率類問(wèn)題的解題思路①燃料完全燃燒放熱：Q放=mq（或Vq）②熱機(jī)類型的效率：勻速直線行駛（F=f）,如已知阻力f和行駛速度v，可根據(jù)牽引力功率P=Fv,牽引力所做的有用功：W有=FS等，代入公式：η=W有③爐子燒水類型的效率：可根據(jù)牽Q吸=cmΔt,代入公式：η=Q吸基礎(chǔ)鞏固1．（2022·全國(guó)·九年級(jí)）關(guān)于燃料的熱值，以下說(shuō)法中正確的是（

）A．燃料的熱值與燃料的種類有關(guān)系，與燃料的質(zhì)量或體積無(wú)關(guān)B．燃燒1千克某種燃料放出的熱量叫做這種燃料的熱值C．燃料燃燒時(shí)，質(zhì)量越大，熱值越大D．燃料不完全燃燒時(shí)的熱值比完全燃燒時(shí)的熱值小【答案】A【詳解】A．燃料的熱值與燃料的種類有關(guān)系，與燃料的質(zhì)量和燃燒狀況無(wú)關(guān)，故A正確；B．燃燒1千克某種燃料放出的熱量叫這種燃料的熱值，必須是完全燃燒放出的熱量，才是燃料的熱值，故B錯(cuò)誤；C．燃料燃燒時(shí)，質(zhì)量越大，熱值越大：熱值與質(zhì)量無(wú)關(guān)，只與燃料種類有關(guān)，故C錯(cuò)誤；D．燃料不完全燃燒時(shí)的熱值比完全燃燒時(shí)的熱值小，燃料不完全燃燒時(shí)放出的熱量不能稱之為熱值，故D錯(cuò)誤。2.（2022·全國(guó)·九年級(jí)課時(shí)練習(xí)）干木柴、焦炭、無(wú)煙煤的熱值如圖所示，以下說(shuō)法不正確的是（）A．都是完全燃燒的情況下，無(wú)煙煤放出的熱量最多B．都完全燃燒1kg，干木柴放出的熱量最少C．焦炭的熱值是3×107J/kg，完全燃燒2kg焦炭放出的熱量是6×107JD．焦炭的熱值是3×107J/kg，0.5kg焦炭熱值也為3×107J/kg【答案】A【詳解】A．由圖知，三種燃料中，無(wú)煙煤的熱值最大，根據(jù)可知，在質(zhì)量不確定的情況下，無(wú)法判斷哪種燃料完全燃燒放出的熱量最多，故A錯(cuò)誤，符合題意；B．由圖知，三種燃料中，干木柴的熱值最小，根據(jù)可知，都完全燃燒1kg，干木柴放出的熱量最少，故B正確，不符合題意；由圖知，焦炭的熱值是3×107J/kg，完全燃燒2kg焦炭放出的熱量Q=qm=3×107J/kg×2kg=6×107J，故C正確，不符合題意；D．熱值是燃料的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量無(wú)關(guān)，所以0.5kg焦炭熱值也為3×107J/kg，故D正確，不符合題意。故選A。3.（2022·全國(guó)·九年級(jí)課時(shí)練習(xí)）甲、乙兩臺(tái)熱機(jī)，甲的效率比乙的低，其含義是（）A．甲熱機(jī)消耗的燃料多 B．甲熱機(jī)比乙熱機(jī)做功少C．做相同的有用功，甲損失的能量比乙損失的多D．甲熱機(jī)的功率比乙熱機(jī)的小【答案】C【詳解】A．甲熱機(jī)消耗的燃料多說(shuō)明做的總功多，但不知道有用功的大小關(guān)系，所以不能確定效率高低，故A不符合題意；B．效率高說(shuō)明有用功占總功的比值大，不能說(shuō)明做功的多少，故B不符合題意；C．做相同的有用功時(shí)，甲損失的能量比乙損失的多，說(shuō)明甲消耗的油多，甲的效率低，故C符合題意；D．效率高說(shuō)明有用功占總功的比值大，功率大表示做功的快，效率與功率沒(méi)有聯(lián)系，故D不符合題意。故選C。4.（2022·全國(guó)·九年級(jí)課時(shí)練習(xí)）下列說(shuō)法正確的是（）A．以天然氣為燃料，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率可以達(dá)到100%B．盡量增大熱機(jī)的功率，可以提高熱機(jī)的效率C．燃料燃燒放出的熱量越多，它的熱值就越大D．熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒后放出的熱量【答案】D【詳解】A．以天然氣為燃料，仍有熱量散失，仍需克服摩擦做功，因此汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率始終不能達(dá)到100%，故A錯(cuò)誤；B．功率反映熱機(jī)做功的快慢程度，而熱機(jī)效率反映有用功在燃料完全燃燒放出的熱量中所占的比例大小，它們是兩個(gè)不同的物理量，沒(méi)有直接的關(guān)系，故B錯(cuò)誤；C．熱值是燃料的特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、燃燒情況以及放出熱量的多少無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；D．熱值是一定質(zhì)量的燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量的比值，在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒后放出的熱量，故D正確。5．（2022·全國(guó)·九年級(jí)課時(shí)練習(xí)）有一種節(jié)能型燃?xì)鉅t灶，據(jù)介紹，使用該種爐灶比普通爐灶燒開同樣一壺水可以節(jié)約燃?xì)?0%~15%。這是因?yàn)?，使用這種爐灶可以（）A．增大燃?xì)獾臒嶂?B．增大燃?xì)獾拿芏菴．降低水的比熱容 D．提高燃?xì)獾娜紵省敬鸢浮緿【詳解】A．熱值是燃料的一種特性，與燃料的種類有關(guān)，不能增大燃?xì)獾臒嶂?，故A不符合題意；B．密度是物質(zhì)的一種特性，與物質(zhì)的種類有關(guān)，不能增大燃?xì)獾拿芏龋蔅不符合題意；C．比熱容是物質(zhì)的一種特性，與物質(zhì)的種類有關(guān)，不能降低水的比熱容，故C不符合題意；D．燒開同樣一壺水，水吸收的熱量相同，使用節(jié)能型燃?xì)鉅t灶比普通爐灶燒開同樣一壺水可以節(jié)約燃?xì)?0%～15%，說(shuō)明提高了燃料的利用率，即使用這種爐灶可以提高燃?xì)獾娜紵剩蔇符合題意。6.（2022·全國(guó)·九年級(jí)課時(shí)練習(xí)）為全面推進(jìn)“鄉(xiāng)村振興”工程，加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村綠色發(fā)展，荊州市大部分農(nóng)村地區(qū)已經(jīng)使用上了煤氣燒水煮飯。小王同學(xué)用他家的煤氣將體積為2L，初溫為20℃的水加熱到100℃，水吸收的熱量是_________J；若此過(guò)程的熱效率為40%，則消耗煤氣_________m3。[水的密度為1.0×103kg/m3，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），煤氣熱值為4.0×107J/m3]【答案】6.72×105

0.042【詳解】由題意可知，水的質(zhì)量為m=ρV=1.0×103kg/m3×2×103m3=2kg，所以將初溫為20℃的水加熱到100℃，水吸收的熱量是，若煤氣灶效率為40%，則煤氣完全燃燒釋放的熱量為，所以需要煤氣的體積為。7.（2022·全國(guó)·九年級(jí)課時(shí)練習(xí)）如圖所示，2022冬奧會(huì)主火炬以“微火”取代熊熊燃燒的大火，傳遞低碳、環(huán)保的綠色奧運(yùn)理念，實(shí)現(xiàn)了奧運(yùn)歷史上的一次點(diǎn)火創(chuàng)新?！拔⒒稹庇汕鍧崥淠茉醋鳛槿剂瞎┙o。氫燃料流量約為1.2立方米/小時(shí)。與以往熊熊燃燒的火炬相比，大約能夠節(jié)省99.9%的能量，充分體現(xiàn)了環(huán)保理念。氫氣的熱值為1.4×108J/kg，表示的物理意義是______。微火炬燃燒，火炬碳纖維外殼溫度升高，外殼的內(nèi)能______（選填“增大”、“減少”或“不變”）。若氫氣的密度為0.09kg/m3，每小時(shí)流過(guò)的氫氣完全燃燒放出______J的熱量?！敬鸢浮?kg氫氣完全燃燒放出的熱量是1.4×108J

增大

1.512×107【詳解】氫氣的熱值為1.4×108J/kg，表示的物理意義就是1kg氫氣完全燃燒放出的熱量是1.4×108J。微火炬燃燒，火炬碳纖維外殼溫度升高，物體的內(nèi)能隨著溫度的升高而升高。根據(jù)。8.（2022·全國(guó)·九年級(jí)課時(shí)練習(xí)）如圖所示，甲、乙、丙三個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置完金相同，燃料a、b種類不同但質(zhì)量都為10g，燒杯內(nèi)液體a、b種類不同但質(zhì)量都為100g。當(dāng)燃料完全燃燒后，甲、乙、丙裝置中溫度計(jì)升高的示數(shù)分別為20℃、30℃、35℃。（1）實(shí)驗(yàn)中燃料燃燒放出的熱量，通過(guò)______（選填“做功”或“熱傳遞”）的方式使液體的內(nèi)能增大；在組三套裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)該按照______的順序；（填“自下而上”或“自上而下”）（2）若要研究不同物質(zhì)的吸熱能力，應(yīng)該選擇______兩圖；實(shí)驗(yàn)中給兩物質(zhì)加熱相同時(shí)間，最終可通過(guò)______來(lái)比較兩液體的吸熱能力；根據(jù)題干所給數(shù)據(jù)可知，液體______。（選填“a”或“b”）的吸熱能力更強(qiáng)；（3）已知液體a的比熱容為2.1×103J/(kg·℃)，則甲實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，液體a吸收的熱量為______J；根據(jù)，用上述熱量除以燃料a的質(zhì)量可求得燃料a的熱值，根據(jù)此方法求得a的熱值______。（填“偏大”“偏小”或“準(zhǔn)確”）【答案】熱傳遞

自下而上

甲、乙

溫度計(jì)升高的示數(shù)

a

420/4.2×102

偏小【詳解】（1）燃料燃燒放出熱量，液體吸收熱量，內(nèi)能增大，通過(guò)熱傳遞的方式使液體的內(nèi)能增大。為保證用火焰的外焰加熱，且溫度計(jì)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(diào)節(jié)器材間的距離，即按照自下而上的順序組裝。（2）要比較不同物質(zhì)的吸熱本領(lǐng)，必須保證不同物質(zhì)的質(zhì)量相等，相同時(shí)間吸收的熱量相同，且選擇的熱源要相同，所以選擇甲、乙兩圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中用相同的加熱器加熱，在相同時(shí)間內(nèi)物質(zhì)吸收的熱量相同，最終被加熱的液體a、b，升高溫度不同，所以可以通過(guò)溫度計(jì)升高的示數(shù)來(lái)反映吸熱能力的大小。根據(jù)題干數(shù)據(jù)可知，甲中溫度計(jì)升高的示數(shù)要低于乙中溫度計(jì)升高的示數(shù)，根據(jù)Q=cmΔt可知液體a的吸熱能力強(qiáng)。（3）液體a吸收的熱量為Q=cmΔt=2.1×103J/(kg·℃)×0.01kg×20℃=420J，實(shí)際中，酒精完全放出的熱量并沒(méi)有全部被水吸收，所以根據(jù)算出的熱值比標(biāo)準(zhǔn)值偏小。能力提升9.（2022·山東棗莊·九年級(jí)期末）利用一燃?xì)鉄崴鲗?duì)、20℃的水進(jìn)行加熱時(shí)，完全燃燒了的煤氣。已知水的比熱容為4.2×103J/kg.℃，煤氣的熱值為，該熱水器燒水的效率是50%。下列說(shuō)法中（）①煤氣完全燃燒放出的熱量是②水吸收的熱量是③水溫升高了50℃④加熱過(guò)程中水的內(nèi)能保持不變A．只有①④正確B．只有②③正確C．只有①②正確 D．只有②③④正確【答案】B【詳解】①由知道，煤氣完全燃燒放出的熱量是故①錯(cuò)誤；②由于該熱水器燒水的效率是50%，所以，水吸收的熱量是，故②錯(cuò)誤；③由知道，水溫升高了，故③正確；④加熱過(guò)程中水的溫度升高內(nèi)能增大，故④錯(cuò)誤。故選B。10.（2022·四川瀘州·三模）某品牌無(wú)人駕駛汽車在一段平直公路上勻速行駛6.9km，用時(shí)5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽車的牽引力是2000N，燃油的熱值為，假設(shè)燃油完全燃燒。通過(guò)計(jì)算可知，下列結(jié)果正確的是（）A．消耗的燃油完全燃燒放出的熱量是B．汽車行駛速度是C．汽車牽引力做功的功率是30kWD．汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是【答案】AD【詳解】A．1.5kg燃油完全燃燒放出的熱量，故A項(xiàng)正確；B．因?yàn)?min45合345s，則汽車行駛速度是，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．汽車牽引力做功的功，汽車牽引力做功的功率是，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是，故D項(xiàng)正確。故選AD。11.（2021·廣西南寧·九年級(jí)期中）一輛汽車的牽引力為500N，以72km/h的速度在平直公路上勻速行駛了9.2×104m，消耗了汽油4kg。求：（1）汽車牽引力做的功；（2）4kg汽油完全燃燒放出的熱量（q汽油=4.6×107J/kg）；（3）該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率；（4）若其他條件不變，如果能把汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率提高到30%，汽車在該路段節(jié)約的汽油質(zhì)量約是多少（結(jié)果保留1位小數(shù)）?！敬鸢浮浚?）4.6×107J；（2）1.84×108J；（3）25%；（4）0.7kg【詳解】解：（1）汽車牽引力做的功（2）汽油完全燃燒放出的熱量是（3）該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率（4）已知汽車所做的功相同，把汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率提高到30%時(shí)，汽油燃燒放出的熱量為，需要的汽油質(zhì)量為節(jié)約的汽油質(zhì)量為答：（1）汽車牽引力做的功；（2）4kg汽油完全燃燒放出的熱量；（3）該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率；（4）汽車在該路段節(jié)約的汽油質(zhì)量約是。12.（2022·全國(guó)·九年級(jí)課時(shí)練習(xí)）發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的核心部件，發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量決定了整車的性能和品質(zhì)，現(xiàn)代汽車主要分汽油與柴油兩類發(fā)動(dòng)機(jī)。（1）如圖A所示，汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)包括四個(gè)沖程，一個(gè)汽缸正常工作四個(gè)沖程順序是______（按“甲、乙、丙、丁”重新排序），______圖所示沖程汽油機(jī)給汽車提供動(dòng)力，將燃料燃燒放出的______能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)通常用水做冷卻劑是因?yàn)樗腳_____；（2）如圖B所示是某小轎車汽油機(jī)工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化示意圖，則該汽油機(jī)的效率是______，該車完全燃燒2L汽油，釋放的熱量是______J，若在效率不變的情況下，轉(zhuǎn)化為有用的機(jī)械能是______J。（汽油的密度ρ＝0.7×103kg/m3，汽油的熱值q＝4.6×107J/kg）；（3）近年來(lái)，我國(guó)汽車保有量在迅速增長(zhǎng)。若一輛汽車每年耗油1.8t，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的平均效率為25%，如果能把發(fā)動(dòng)機(jī)效率提高1%，則每輛汽車每年大約可節(jié)約______kg汽油（結(jié)果保留整數(shù)）?！敬鸢浮?/p>

甲丙丁乙

丁

內(nèi)

比熱容大

30%

6.44×107

1.932×107

69【詳解】（1）甲中的一個(gè)氣閥打開，活塞向下運(yùn)動(dòng)，所以為吸氣沖程，是第一沖程；乙中的一個(gè)氣閥打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，所以為排氣沖程，是第四沖程；丙中的兩個(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；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。故一個(gè)汽缸正常工作四個(gè)沖程順序是排序?yàn)椋杭妆∫摇Ｗ龉_程燃料燃燒，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，高溫高壓的燃?xì)鈱?duì)活塞做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，給汽車提供動(dòng)力。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生大量熱量，這些熱量如果不迅速轉(zhuǎn)移，就可能損害發(fā)動(dòng)機(jī)，由于水的比熱容較大，質(zhì)量和初溫相同的水和其它液體相比較，升高