文档文本内容
14.3 热机的效率
目 录
A 组 巩固过关
知识点1：基础概念
知识点2：燃料的热值
知识点3：热机的效率
B 组 能力进阶
C 组 思维拔高
基础概念
1.我们把某种燃料__________放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值，用符号__________表示。热
值的定义式为__________ ，单位是__________ ，符号是__________ ；气体燃料的热值单位也常用
__________，符号是__________。
2.热值的大小只与燃料的__________有关，与燃料的质量、是否完全燃烧均__________（选填“有关”或“无
关”），热值是燃料本身的一种__________。
3.燃料完全燃烧放出热量的计算公式：固体液体燃料为Q放=
，气体燃料为Q放=___________。
4.如果已知热机用来做有用功的能量是W有，消耗燃料的质量是m，燃料热值为q，那么热机效率可以推导
为η=__________。
5.提高热机效率的主要途径：①让燃料__________，减少燃烧过程中损失的能量；②减少__________带走
的热量，充分利用废气带走的能量；③保证良好的润滑，减少__________；④改进机械结构，降低能量损
耗。
6.在热机的各种能量损失中，__________带走的能量最多，设法利用__________的能量，是提高燃料利用率
的重要措施，常见的__________就是利用废气来供热的装置。
1.完全燃烧；q；q=
Q放
m ；焦耳每千克；J/kg；焦耳每立方米；J/m3
2.种类；无关；特性
3.mq；Vq
4.W有
mq×100
5.充分燃烧；废气；机械摩擦消耗的能量
6.废气；废气；热电站
知识点1
燃料的热值
1．（25-26 九年级上·江苏扬州·期末）下列关于热值的说法正确的是（ ）
A．5kg 煤的热值大于1kg 煤的热值
B．燃料燃烧不完全时热值变小
C．燃料的热值是燃料本身的特性
D．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多
【答案】C
【详解】A．热值是燃料本身的特性，燃料的热值与质量无关，5kg 煤的热值等于1kg 煤的热值，故A 错误；
B．热值是燃料本身的特性，燃料的热值与是否完全燃烧无关，燃料燃烧不完全时热值不变，故B 错误；
C．燃料的热值是燃料本身的特性，与质量、体积、是否完全燃烧等无关，故C 正确；
D．由Q
mq
=
可知，燃料热值越大，质量未知，燃烧放出的热量不一定越多，故D 错误。
故选C。
2．（25-26 九年级上·云南保山·期中）关于燃料的热值，下列说法中正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的燃烧情况有关
B．容易燃烧的燃料，热值一定大
C．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
D．热值是燃料本身的一种特性，与燃料的种类有关
【答案】D
【详解】ABD．燃料的热值是燃料的一种特性，热值的大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、放出热
量的多少以及燃烧情况无关，故AB 错误，D 正确；
C．根据Q
mq
=
放
可知，燃料燃烧放出热量的多少与燃料的热值和燃料的质量有关，煤的热值大于干木柴的
热值，但是由于不知道煤和干木柴的质量关系，所以无法比较燃烧煤放出的热量与燃烧干木柴放出热量多
少的关系，故C 错误。
故选D。
3．（25-26 九年级上·安徽阜阳·期末）某垃圾处理厂处理垃圾时提炼出了200kg 燃料油，这些燃料油的热值
为
7
4.0 10 J/kg
´
，则这些燃料油完全燃烧可放出______J 的热量。
【答案】8.0×109
【详解】燃料油完全燃烧放出的热量为
7
9
=4.0×10 J/kg×200kg=8.0×10 J
Q
qm
=
4．（25-26 九年级上·云南昆明·期末）焦炭的热值为
7
3.0×10 J/kg ，其物理意义是___________。2kg 的焦炭
完全燃烧，能放出___________J 的热量。
【答案】
1kg 的焦炭完全燃烧放出的热量为
7
3.0×10 J
7
6 10
´
【详解】[1]焦炭的热值所表示物理意义为：1kg 的焦炭完全燃烧放出的热量为
7
3.0×10 J 。
[2]2kg 的焦炭完全燃烧放出的热量为
7
7
2kg×3.0×10 J/kg
6×10 J
Q
mq
放＝
＝
＝
5．（25-26 九年级上·江苏·期末）氢能源具有来源广、无污染等优点，火箭发动机用氢作燃料是因为氢的
知识点2
________，氢气的热值为
8
1.4 10 J / kg
´
，完全燃烧0.5 kg 的氢气可放出________J 的热量；若一罐氢气用去
了一半，剩余氢气的热值将________。
【答案】
热值大
7
7 10
´
不变
【详解】[1]火箭发动机选用氢作为燃料，核心原因是氢的热值大。在相同质量下，氢完全燃烧释放的热量
远高于其他常规燃料，能为火箭提供巨大的推力。
[2]根据热值计算公式Q
mq
=
，已知
0.5kg
m =
，
8
1.4 10 J / kg
q =
´
，可得放出的热量为
8
7
0.5kg 1.4 10 J / kg
7 10 J
Q =
´
´
=
´
[3]热值是燃料的一种固有属性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积等因素无关。因此，即使一
罐氢气用去了一半，剩余氢气的热值仍然不会改变。
6．（25-26 九年级上·广东广州·阶段检测）如图所示是A、B 两种燃料完全燃烧释放的热量Q 与其质量m
的关系图，从图中可看出A 燃料的热值________（选填“大于”、“小于”或“等于”）B 燃料的热值，你判断的
依据是___________。
【答案】小于
根据热值公式
Q
q
m
=
，取相同质量的A、B 两种燃料，A 完全燃烧释放的热量小于B，
因此A 燃料的热值小于B 燃料的热值
【详解】[1][2]热值的定义为单位质量的燃料完全燃烧释放的热量，由图可知，A、B 两种燃料完全燃烧释
放相同的热量，需要A 燃料的质量大，根据Q
qm
=
可得
Q
q
m
=
，则A 燃料的热值小于B 燃料的热值。
7．（24-25 九年级上·江苏无锡·期末）小明为了比较煤油和菜籽油的热值大小，他选择用如图甲和乙所示两
套相同的装置进行实验，实验中应控制煤油和菜籽油的______相同，以及水的______和初温相同；并用
______（选填“加热时间”或“水升高的温度”）来反映燃料完全燃烧后放出热量的多少。
【答案】
质量
质量
水升高的温度
【详解】[1]根据控制变量法，要比较煤油和菜籽油的热值大小，应控制两种燃料的质量相同。因为热值的
定义是单位质量的燃料完全燃烧放出的热量，只有质量相同，才能通过比较放出热量的多少来比较热值。
[2]在这个实验中，水吸收热量的多少反映了燃料燃烧放出热量的多少。被加热液体都是水，为了能准确通
过水的吸热情况反映燃料燃烧放出的热量，要控制水的质量相同。
[3]燃料燃烧放出的热量被水吸收，使水的温度升高。在水的质量相同的情况下，水升高的温度越大，说明
水吸收的热量越多，也就意味着燃料燃烧放出的热量越多，所以用“水升高的温度”来反映燃料完全燃烧后
放出热量的多少。
热机的效率
8．（25-26 九年级上·江苏泰州·期末）下列关于热机、热值的说法错误的是（ ）
A．汽油机的吸气冲程中，被吸入气缸的是燃料和空气的混合气体
B．某种燃料完全燃烧释放的热量与燃料的质量之比叫这种燃料的热值，单位是J/kg
C．随着科技水平的发展，热机的工作效率将达到100%
D．内燃机工作中一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程
【答案】C
【详解】A．汽油机的吸气冲程中，吸入的是汽油与空气的混合气体，这是汽油机的工作原理，故A 正确，
不符合题意；
B．热值的定义是某种燃料完全燃烧释放的热量与其质量之比，单位是J/kg，符合物理概念，故B 正确，不
符合题意；
C．热机效率受能量损失（如摩擦、散热等）限制，不可能达到100%，故C 错误，符合题意；
D．内燃机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，这是基本结构，故D 正确，不符合题
意。
故选C。
9．（25-26 九年级上·陕西榆林·期中）为减少能源消耗，保护环境，须合理利用能源，下列方法中对提升热
机效率有用的是（ ）
A．尽量增加废气带走的热量
B．使用热值更大的燃料
C．尽量减少热机部件的摩擦
D．尽量延长热机工作时间
【答案】C
【详解】A．尽量增加废气带走的热量，会让更多的能量被浪费，降低热机效率，故A 不符合题意；
B．使用热值大的燃料，只能在燃料质量相同时放出的热量更多，但不会改变有用功和总功的比值，故B 不
符合题意；
C．尽量减少热机部件的摩擦，可以减少额外功，提高有用能量占总能量的比例，可以提高热机效率，故C
符合题意；
D．尽量延长热机工作时间，做的有用功增多，总功也增多，但有用功与总功的比值不变，不能提高热机效
知识点3
率，故D 不符合题意。
故选C。
10．（25-26 九年级上·吉林长春·期中）内燃机的能量流向图如图所示，则内燃机的效率为（ ）
A．28%
B．31%
C．34%
D．62%
【答案】C
【详解】 热机的效率是指用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的百分比。 根据题中内燃机
的能量流向图可知，燃料完全燃烧产生的总能量为100%，其中转化为有用功的能量占34%，即热机效率为
34%，故ABD 不符合题意，C 符合题意。
故选 C。
11．（25-26 九年级上·广西·期末）在内燃机的四个冲程中，内能转化为机械能的是_________冲程；若在内
燃机工作过程中燃料燃烧放出的热量中：废气带走35%，散热损失30%，机械损失10%，则热机的效率是
_________。
【答案】
做功
25%
【详解】[1]四冲程内燃机做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞做功，内能转化为机械能。
[2]由题意知，内燃机的热机效率
1 35%
30% 10%
25%
h = -
-
-
=
12．（25-26 九年级上·云南德宏·期末）如图为汽油车的能量流向图，某品牌汽油车在一次行驶过程中消耗
汽油30kg，汽油完全燃烧放出的热量为________J。若汽油机的热效率为30%，则有用机械能为________J
（汽油的热值为
7
4.6 10 J / kg
q
=
´
汽油
）。
【答案】
9
1.38 10 J
´
8
4.14 10 J
´
【详解】[1]汽油完全燃烧放出的热量
7
9
30
4.6 10 J /
1.38 10 J
Q
mq
kg
kg
=
=
´
´
=
´
汽油
[2]有用机械能
9
8
30% 1.38 10 J
4.14 10 J
W
Q
h
=
=
´
´
=
´
13．（25-26 九年级上·福建南平·期末）“运20”是我国自主研发的大型运输机，其发动机是一种热机，若它
在某次航行中燃烧航空煤油
3
2.25 10 kg
´
，已知其发动机的热机效率为30%。则本次航行中：航空煤油完全
燃烧放出的热量为________J，发动机对外做的功为________J（航空煤油的热值为4.0×107J/kg）。
【答案】
10
9 10
´
10
2.7 10
´
【详解】[1]航空煤油完全燃烧放出的热量为
7
3
10
4.0 10 J /
2.25 10
9 10 J
Q
qm
kg
kg
=
=
´
´
´
= ´
[2]发动机对外做的功为
10
10
30% 9 10 J
2.7 10 J
W
Q
h
=
=
´ ´
=
´
14．（25-26 九年级上·江苏无锡·阶段检测）用煤气灶把2kg、初温为20 C
o
的水加热到70 C
o
，消耗了0.02kg
煤气。已知水的比热容是
3
4.2 10 J / kg
C
´
×o
（
），煤气的热值为
7
4.0 10 J / kg
´
，则水吸收的热量是________J，
煤气完全燃烧放出的热量是________J，该煤气灶烧水的效率是________。
【答案】
5
4.2 10
´
5
8 10
´
52.5%
【详解】[1]水吸收的热量为
3
5
0
4.2 10 J /
2
70
20
4.2 10 J
Q
c m
t
t
kg
kg
=
-
=
´
×
´
´
-
=
´
吸
水
水（
）
（
℃）
（
℃
℃）
[2]煤气完全燃烧放出的热量为
7
5
0.02
4.0 10 J /
8 10 J
Q
m
q
kg
kg
=
=
´
´
= ´
放
煤气
煤气
[3]该煤气灶烧水的效率为
5
5
4.2 10 J
100%
100%
52.5%
8 10 J
Q
Q
h
´
=
´
=
´
=
´
吸
放
15．（25-26 九年级上·广东深圳·期中）在一个标准大气压下，把质量为0.5t，初温为30℃的水烧开，需要
完全燃烧
3
5m 的天然气，则燃烧天然气加热水时的效率为______（用百分数表示）。已知
7
3
4.2 10 J / m
q
=
´
天然气
，
3
4.2 10 J / (kg
C)
c
=
´
×°
水
。
【答案】70%
【详解】一个标准大气压下，水的沸点是100℃；把质量为0.5t，初温为30 C
°
的水烧开，水吸收的热量为
3
3
8
0
=
( - )=4.2 10 J/(kg
) 0.5 10 kg
(100
30
)=1.47 10 J
Q
c m
t t
´
×
´
´
´
´
吸
水
水
℃
℃﹣℃
天然气完全燃烧放出的热量为
3
7
3
8
=
=5m
4.2 10 J/m =2.1 10 J
Q
V
q
´
´
´
天然气
天然气
放
则燃烧天然气加热水时的效率为
8
8
1.47 10 J
=
100%=
100%=70%
2.1 10 J
Q
Q
h
´
´
´
´
吸
放
16．（25-26 九年级上·山西临汾·期末）热机是人们获得动力的重要机械。创新小组制作了如图所示的简易
热机模型，在试管内倒入适量的水，加热试管，当试管内的水沸腾后，风扇在水蒸气的驱动下转动起来，
整个过程消耗了
3
1 10 kg
-
´
的酒精。下列说法正确的是（
7
3.0 10 J / kg
q
=
´
酒精
）（ ）
A．酒精在燃烧的过程中，其热值会变小
B．通过改进模型的结构，其效率可达100%
C．整个过程消耗的酒精完全燃烧放出的热量为3×104J
D．水蒸气驱动风扇转动时的能量转化与热机压缩冲程的相同
【答案】C
【详解】A．热值只和燃料的种类有关，和燃料的质量、燃烧情况无关，酒精在燃烧的过程中，其热值不变，
故A 错误；
B．能量的损失不可避免，该模型的效率不可能达到100%，故B 错误；
C．整个过程消耗的酒精完全燃烧放出的热量为
7
4
3
3.0 10 J / kg
3 10 J
1 10 kg
Q
mq
-
=
=
´
=
´
´
´
放
酒精
，故C 正确；
D．水蒸气驱动风扇转动时的能量转化是内能转化为机械能，热机压缩冲程的能量转化是机械能转化为内能，
二者能量转化不同，故D 错误。
故选C。
17．（25-26 九年级上·江苏镇江·期末）图甲、乙、丙中的实验装置完全相同，燃料质量相同，液体质量和
初温均相同。同时点燃三套装置的燃料对液体进行加热，每隔半分钟记录液体升高的温度t
D ，直至燃料全
部烧完。根据记录的数据，绘制出的图线如图所示。设燃料完全燃烧且放出的热量全被液体吸收，则（ ）
A．燃料燃尽时液体吸热之比为
:
:
15:8:6
Q
Q
Q
=
乙
甲
丙
B．燃料的热值之比为
A
B
:
3:5
q
q =
C．燃料燃尽时放热之比为
:
:
3:3: 2
Q
Q
Q
=
甲
乙
丙
D．液体的比热容之比为
1
2
:
15:8
c
c =
【答案】C
【详解】ABC．甲、乙实验中燃料种类和质量均相同，由Q
mq
=
可知，燃料燃尽时放出的热量相等，燃料
完全燃烧且放出的热量全被液体吸收，所以
:1
:
1
Q
Q =
甲
乙
比较燃料A 和B 的热值，应选用甲、丙两组实验，甲、丙两图线可知，燃料完全燃烧后，液体升高的温度
变化量之比为45 C:30 C
3: 2
°
°
=
根据Q
cm t
=
D
吸
可知液体吸收的热量之比为
3: 2
:
Q
Q
=
甲吸
丙吸
燃料完全燃烧且放出的热量全被液体吸收，所以燃料完全燃烧放出的热量之比
:
:
3: 2
Q
Q
Q
Q
=
=
甲
丙
甲吸
丙吸
燃料质量相同，由Q
mq
=
得到
A
B
3 2
:
q
q = :
燃料燃尽时放热之比为
:
:
3:3: 2
Q
Q
Q
=
甲
乙
丙
燃料完全燃烧且放出的热量全被液体吸收，燃料燃尽时液体吸热之比为3:3: 2
故C 符合题意，AB 不符合题意；
D．比较液体1 和2 的比热容，应选用甲、乙两组实验，甲、乙实验中燃料种类和质量均相同，由Q
mq
=
可
知，燃料燃尽时放出的热量相等，燃料完全燃烧且放出的热量全被液体吸收，所以液体吸收的热量之比
:1
:
1
Q
Q =
甲
乙
根据Q
cm t
=
D
吸
可知液体的比热容之比为
1
2
1
24 C
8
1
45 C
15
Q
m t
Q
t
c
Q
c
Q
t
m t
°
°
D
D
=
=
´
= ´
=
D
D
甲
甲
甲
乙
乙
乙
甲
乙
，故D 不符合题意。
故选C。
18．（25-26 九年级上·江苏苏州·阶段检测）如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的水进行
加热，两图装置均相同。关于该实验有以下说法：①两次烧杯中水要适量，水不能出现沸腾现象；②实验
中是用水的温度变化量反映燃料放出的热量；③如果两次燃料相等，应该在燃料充分燃尽后记录水升高的
温度变化量；④如果两次燃料质量不相等，燃料的质量用m 表示，燃料燃尽时水升高的温度用Δt 表示（水
未沸腾），若Δt
m 的值越大，燃料的热值越大。以上说法正确的是（ ）
A．①②③
B．①③④
C．①②③④
D．①②④
【答案】C
【详解】①实验中烧杯中的水要适量，水不能出现沸腾现象。若水量过少，水易沸腾且温度变化快，不易
准确测量；若水量过多，加热时间过长，实验效率低。水沸腾后温度不变，无法通过温度变化反映燃料放
出热量的多少，故说法①正确。
②根据转换法，燃料燃烧放出的热量被水吸收，水吸收热量越多，温度升高越高，所以实验中是通过水的
温度变化量来反映燃料放出热量的多少，故说法②正确。
③如果两次燃料质量相等，根据公式
Δ
Q
cm t
=
，水升高的温度Δt 越大，吸收热量越多，燃料放出热量越
多。只需在燃料充分燃尽后记录水升高的温度变化量即可比较燃料放热多少，不需要秒表测量时间，故说
法③正确。
④根据
Δ
Q
cm t
=
可计算出水吸收的热量，再根据Q
mq
=
放
，可得
Q
q
m
=
放 ，水吸收的热量越多，说明燃
料放出的热量越多，若Q
m
放的值越大，说明燃料的热值越大，故④正确。故ABD 错误，C 正确。
故选C。
19．（25-26 九年级上·山东淄博·期末）热机的发明及广泛应用，使人类迈进了工业化社会，对人类社会的
发展起到了重要作用。
(1)若汽油机的气缸中吸入0.1kg 汽油，则其完全燃烧后放出的热量为________J（汽油热值
7
4.6 10 J / kg
q =
´
）；若汽油没有完全燃烧，其热值将________。（选填“变小”、“变大”或“不变”）
(2)2025 年4 月24 日，神舟二十号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道。火箭喷出高温燃气获得升空
动力的过程与图________所示冲程的能量转化相同；火箭与大气剧烈摩擦使得火箭表面温度急剧升高，这
是通过________的方式增大火箭的内能。
【答案】(1)
6
4.6 10
´
不变
(2)丙
做功
【详解】（1）完全燃烧后放出的热量为
7
6
0.1kg
4.6 10
/ kg
4.6 10
Q
mq
J
J
=
=
´
´
=
´
放
热值是燃料本身的固有特性，只和燃料种类有关，与是否完全燃烧无关，因此汽油热值不变。
（2）火箭升空过程中，燃料燃烧的内能转化为火箭的机械能，汽油机做功冲程中也是内能转化为机械能。
由图可知，丙图两个气门均关闭，活塞向下运动，是做功冲程，故为图丙。
火箭与大气摩擦时，克服摩擦做功，将机械能转化为火箭的内能，这是通过做功的方式增大内能。
20．（23-24 九年级上·辽宁锦州·阶段检测）完全燃烧0.5m3 的页岩气放出的热量为_______J，这些热量的
80%被质量为100kg，初温为20℃的水吸收，可使水温升高到_______℃。（q 页岩气=4.2×107J/m3；c 水
=4.2×103J/(kg⋅℃)）
【答案】2.1×107
60
【详解】1. 完全燃烧
3
0.5m 的页岩气放出的热量
3
7
3
7
0.5
4.2 10
/
2.1 10
Q
Vq
m
J m
J
=
=
´
´
=
´
页岩气
放
2. 水吸收的热量
7
7
80% 2.1 10
1.68 10
Q
Q
J
J
h
=
=
´
´
=
´
吸
放
由Q
cm t
=
D
吸
变形得
7
3
1.68 10
Δ
40
4.2 10
/ kg
100
Q
J
t
c m
J
kg
´
=
=
=
´
×
´
吸
水
℃
℃
水的末温
0
Δ
20
40
60
t
t
t
=
+
=
+
=
℃
℃
℃
21．（24-25 九年级上·河北石家庄·期末）如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2L
初温为25℃的水，用卡式炉加热至100℃，消耗了25g 丁烷气体，水吸收的热量为___________J，卡式炉
的加热效率为___________。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），丁烷的热值为4.8×107J/kg]
【答案】
5
6.3 10
´
52.5%
【详解】[1]水的体积
3
3
2L
2 10 m
V
-
=
=
´
则水的质量
3
3
3
3
1.0 10
/ m
2 10 m
2
m
V
kg
kg
r
-
=
=
´
´ ´
=
所以水吸收的热量为
3
5
Δ
4.2 10 J /
· C
2
100 C
25 C
6.3 10 J
Q
cm t
kg
kg
=
=
´
°
´
´
°
-
°
=
´
吸
[2]丁烷的质量
25g
0.025
m
kg
=
=
丁烷完全燃烧放出的总热量
7
6
0.025
4.8 10 J /
1.2 10 J
Q
mq
kg
kg
=
=
´
´
=
´
放
则卡式炉的加热效率为
5
6
6.3 10 J
100%
100%
52.5%
1.2 10 J
Q
Q
h
´
=
´
=
´
=
´
吸
放
22．（25-26 九年级上·河南商丘·期中）2018 年12 月20 日，西安市启用一批纯甲醇出租车，与传统出租车
相比更清洁、环保。经相关部门测定：同一路况，每百公里，该款出租车耗甲醇14L，同款轿车耗汽油8L。
完全燃烧8L 汽油放出的热量是______J；若两车发动机的效率相等，计算可知甲醇的热值约为______J/kg。
（ρ 汽油＝0.7×103kg/m3，ρ 甲醇＝0.8×103kg/m3，q 汽油＝4.6×107J/kg）
【答案】2.576×108
2.3×107
【分析】先计算完全燃烧8L 汽油放出的热量，需先求出汽油的质量，再根据热值计算热量。由于两车发动
机效率相等且行驶相同距离（每百公里），做的有用功相同，因此燃料完全燃烧放出的热量相等。据此求
出甲醇的质量和热值。
【详解】[1]汽油体积
3
3
8L
8 10 m
V
-
=
=
´
汽油
汽油质量
3
3
3
3
0.7 10 kg
g
0
/m
8 1
m
5.6k
m
V
r
-
=
=
´ ´
´
=
汽油
汽油
汽油
完全燃烧放热
7
8
5.6kg
4.6 10 J/kg
2.576 10 J
Q
q
m
=
=
´
´
=
´
汽油放
汽油
汽油
[2]由于发动机效率相同，做的有用功相同，由热机效率公式
100%
W
Q
h =
´
有用
放
可知，
8
2.576 10 J
Q
Q
=
=
´
甲醇放
汽油放
甲醇体积
3
3
14L
14 10 m
V
-
=
=
´
甲醇
甲醇质量
3
3
3
3
0.8 10 kg/
g
14 10 m
11.
m
2k
m
V
r
-
=
=
´
´
´
=
甲醇
甲醇甲醇
由 Q
m
q
=
甲醇甲醇
甲醇放
，得
8
11.2kg
2.576 10 J
q
´
=
´
甲醇
解得
8
7
2.576 10 J
2.3 10 J/kg
11.2kg
q
´
=
=
´
甲醇
23．（25-26 九年级上·四川泸州·期中）某单缸四冲程汽油机飞轮转速是2400r/min，汽油机每秒内做功
________次；把质量为2kg、温度为25℃的水加热到75℃，水吸收的热量为________J，若这些热量由效率
为20%的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧________kg 的焦炭。[
7
3.0 10 J /
q
kg
=
´
焦炭
，
3
4.2 10 J /
·
c
kg
=
´
水
（
℃）]
【答案】
20
5
4.2 10
´
0.07
【详解】[1]由题意知，四冲程汽油机飞轮转速是2400r/min 即40r/s，因一个工作循环，飞轮转2 圈，四个
冲程，对外做功一次，则汽油机每秒内做功20 次。
[2][3]水吸收的热量为
3
5
0
4.2 10 J/ kg
2kg
75
25
4.2 10 J
Q
c m t
c m t
t
=
D =
-
=
´
×
´
´
-
=
´
吸
水
水
℃
℃
℃
这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供，则焦炭放出的热量为
5
6
4.2 10 J
2.1 10 J
20%
Q
Q
h
´
=
=
=
´
吸
放
需要焦炭的质量
6
7
2.1 10 J
0.07kg
3.0 10 J/kg
Q
m
q
´
=
=
=
´
放
焦炭
焦炭
24．（25-26 九年级上·江苏南京·期中）按要求完成下列填空；
(1)如图（a）所示，是我国自行研制的具有国际先进水平的歼-20 战斗机，设发动机用
5
1.5 10 N
´
的推力，使
战斗机20s 内飞行12km，则发动机做功_______J，发动机的功率是_______W；若航空燃料热值为
7
4.5 10 J / kg
´
，飞机发动机的效率为40%，则20s 内消耗_______kg 的燃料；
(2)如图（b）所示，为一台单缸汽油机工作时_______冲程的示意图，高温高压燃气的_______能转化成曲轴
的_______能，若每秒该冲程有15 个，则它的转速为_______r/min。
【答案】(1)
9
1.8 10
´
7
9 10
´
100
(2)做功
内
机械
1800
【详解】（1）[1]发动机做功
5
5
9
=1.5×10 N×12km=1.5×10 N×12000m=1.8×10 J
W
Fs
=
[2]发动机的功率
9
7
1.8 10 J
9 10 W
20s
W
P
t
´
=
=
= ´
[3]燃料完全燃烧放热
9
9
1.8 10 J
4.5 10 J
40%
W
Q
h
´
=
=
=
´
放
消耗燃料的质量
9
7
4.5 10 J
100kg
4.5 10 J/kg
Q
m
q
´
=
=
=
´
放
（2）[1]图中汽油机两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，因此是做功冲程。
[2][3]做功冲程中，高温高压燃气的内能转化为曲轴的机械能。
[4]四冲程汽油机每完成1 次做功冲程，飞轮转2 圈；已知每秒有15 个做功冲程，则每秒飞轮转15 2
30
´
=
，
每分钟转30 60
1800
´
=
转，因此转速为1800r/min 。
25．（25-26 九年级上·江苏盐城·期末）某物理兴趣小组为了探究地球表面吸收太阳能的本领，做了如下实
验：用一脸盆装10kg 的水，水的表面积为0.3m2，经过太阳光垂直照射20min，水温升高了10℃。已知水
的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。实验中水吸收了______J 热量，平均每分钟每平方米水面吸收的热量是
_______J，若用加热的方式使同质量的水升高相同的温度，至少需要燃烧_______m3 的液化气。（假设液化
气燃烧放出的热量全部被水吸收，液化气的热值是4.2×107J/m3）
【答案】
4.2×105
7×104
0.01
【详解】[1] 实验中水吸收的热量
3
5
Δ
4.2 10 J/(kg·
) 10kg 10
4.2 10 J
Q
c m t
=
=
´
´
´
=
´
吸
水
℃
℃
[2] 平均每分钟每平方米水面吸收的热量
5
4
2
2
4.2 10 J
7 10 J/
min·m
20min
0.3m
Q
Q
tS
´
¢
´
=
=
=
´
吸
（
）
[3] 液化气燃烧放出的热量全部被水吸收，即
5
4.2 10 J
Q
Q
=
=
´
吸
放
由热值公式得液化气体积
5
3
7
3
4.2 10 J
0.01m
4.2 10 J/m
Q
V
q
´
=
=
=
´
放
26．（25-26 九年级上·安徽合肥·期末）某科创小组用图甲所示的实验装置探究“水沸腾前后温度变化的特点”。
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
温度/℃
90
92
94
96
97
98
98
98
(1)根据实验数据绘制水沸腾前后温度随时间变化的图像如图乙中的实线a 所示，若将水置于密闭的容器（如
高压锅）中探究，则温度随时间变化的图像可能是图乙中的________（选填“b”“c”或“d”）；
(2)实验后整理器材，发现灯中的酒精明显减少，引发同学们思考。测得完全燃烧5g 酒精使200g 水升高40℃
（水未沸腾），则该加热装置的热效率为________。【
3
4.2 10 J / kg
c
=
´
×
水
℃，
7
3 10 J kg
q
= ´
酒精
】
【答案】(1)b
(2)22.4%
【详解】（1）根据实验数据记录，此时水的沸点为98℃，由于气压越高，水沸点越高，若将水置于密闭的
容器，气压升高，所以水的沸点会升高，则温度随时间变化的图像可能是图乙中的b。
（2）酒精完全燃烧放出的热量为
3
7
5
5 10 kg 3 10 J/kg
1.5 10 J
Q
mq
-
=
= ´
´ ´
=
´
放
水吸收的热量为
3
4
4.2 10 J/(kg
C) 0.2kg
40 C
3.36 10 J
Q
cm
t
¢
=
D =
´
×°
´
´
°
=
´
吸
则酒精的利用率为
4
5
3.36 10 J
100%
100%
22.4%
1.5 10 J
Q
Q
h
´
=
´
=
´
=
´
吸
放
27．（24-25 九年级上·辽宁丹东·阶段检测）煤具有易燃污染小、成本低等特点。用秸秆煤将一壶质量为5kg
的20℃的水加热到100℃，此过程消耗秸秆煤1.12kg ，秸秆煤的热值约为
7
1.5 10 J / kg
´
，水的比热容为
3
4.2 10 J / kg
´
×℃。试求：
(1)这些水吸收的热量是多少？
(2)秸秆煤完全燃烧放出的热量是多少？
(3)该过程的热效率是多少？
【答案】(1)
6
1.68 10 J
´
(2)
7
1.68 10 J
´
(3)10%
【详解】（1）水的质量为
5
m
kg
=
水
，初温0
20 C
t =
° ，末温
100 C
t =
°
，水的比热容
3
4.2 10 J /
C
c
kg
=
´
×°
。
水吸收的热量是
3
6
4.2 10 J /
C
5
100 C
20 C
1.68 10 J
Q
kg
kg
=
´
×°
´
´
°
-
°
=
´
吸
（2）设秸秆煤的质量为
1.12
m
kg
=
煤
，热值
7
1.5 10 J /
q
kg
=
´
。
秸秆煤完全燃烧放出的热量是
7
7
1.12
1.5 10 J /
1.68 10 J
Q
kg
kg
=
´
´
=
´
放
（3）该过程的热效率是
6
7
1.68 10 J 100%
10%
1.68 10 J
h
´
=
´
=
´
28．（2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测）我国家用小汽车的普及率越来越高，某次测试，小汽车在一段平直的
公路上匀速行驶了10km，受到的阻力是800N，消耗汽油0.7L。汽油的密度
3
3
0.7 10 kg / m
r =
´
，热值
7
4.6 10 J / kg
q =
´
，求：
(1)该汽车牵引力做的功；
(2)完全燃烧0.7L 汽油放出的热量；
(3)此次测试汽车发动机的效率。
(4)请根据你所学知识，为提升该汽车发动机效率提供可操作方案。
【答案】(1)
6
8.0 10 J
´
(2)
7
2.254 10 J
´
(3)35.5% (4)定期维护发动机，减小机械摩擦带来的能量损耗
【详解】（1）由题意得，小汽车匀速行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力，故牵引力
800N
F
f
=
=
行驶路程
4
10km
1 10 m
s =
= ´
则汽车牵引力做的功
4
6
800N 1 10 m
8.0 10 J
W
Fs
=
=
´ ´
=
´
（2）由题意得，消耗汽油的体积
4
3
0.7L
7 10 m
V
-
=
=
´
则汽油的质量
3
3
4
3
0.7 10 kg / m
7 10 m
0.49kg
m
V
r
-
=
=
´
´ ´
=
完全燃烧汽油放出的热量
7
7
0.49kg
4.6 10 J / kg
2.254 10 J
Q
mq
=
=
´
´
=
´
放
（3）汽车发动机的效率
6
7
8.0 10 J
100%
100%
35.5%
2.254 10 J
W
Q
h
´
=
´
=
´
»
´
放
（4）提升发动机效率的可操作方案：定期维护发动机，减小机械摩擦带来的能量损耗；使用清洁高品质燃
油，提升燃烧效率；优化发动机结构，减少热量散失等。
29．（25-26 九年级上·辽宁鞍山·期末）如图甲所示是一款国产混合动力汽车，其动力装置由内燃机和电机
组成，在某次测试中，启动内燃机，这样既可以向车轮输送能量，也可以同时给蓄电池充电。汽车质量为
1.5t，轮胎与地面的总接触面积为
2
0.1m ，在平直公路上以50km/h 的速度匀速行驶了1h，消耗了10L 的汽
油，同时蓄电池的电能增加了
7
6.1 10 J
´
，汽车行驶时所受阻力f 和车速v 的关系如图乙所示。
（
3
3
0.7 10 kg/m
r
=
´
汽油
，
7
4.6 10 J/kg
q
=
´
汽油
，g 取10N/kg）。求：
(1)该车静止在水平路面上时对地面的压强是多少？
(2)该车在测试过程中内燃机的牵引力所做的功是多少？
(3)该车动力系统的综合效率是多少？
【答案】(1)
5
1.5 10 Pa
´
(2)
8
1
J
10
´
(3)50%
【详解】（1）汽车静止在水平路面上时，对地面的压力等于其自身重力。汽车的重力为
4
1500
10N /
1.5 10 N
G
mg
kg
kg
=
=
´
=
´
汽车对地面的压强为
4
5
2
1.5 10 N
1.5 10
0.1m
F
G
p
Pa
S
S
´
=
=
=
=
´
压
（2）汽车行驶的距离为
4
50
/ h 1h
50
5 10 m
s
vt
km
km
=
=
´
=
= ´
由图乙可知，当车速为50km/h 时，汽车所受的阻力为
3
2.0 10 N
f =
´
，因为汽车匀速行驶，所以汽车的牵引
力与阻力是一对平衡力，大小相等。所以牵引力所做的功为
3
4
8
2.0 10 N 5 10 m
1.0 10 J
W
Fs
=
=
´
´ ´
=
´
牵
（3）消耗汽油的体积为
3
10L
0.01m
V
=
=
汽油
由
m
V
r =
得，消耗汽油的质量为
3
3
3
0.7 10
/ m
0.01m
7
m
V
kg
kg
r
=
=
´
´
=
汽油
汽油
汽油
汽油完全燃烧放出的总热量为
7
8
7
4.6 10 J /
3.22 10 J
Q
m
q
kg
kg
=
=
´
´
=
´
汽油
汽油
动力系统的有用功为
8
7
8
1.0 10 J
6.1 10 J
1.61 10 J
W
W
W
=
+
=
´
+
´
=
´
电
有用
牵
该车动力系统的综合效率为
8
8
1.61 10 J
100%
100%
50%
3.22 10 J
W
Q
h
´
=
´
=
´
=
´
有用
30．我国不断创新和突破新能源汽车技术，发展新质生产力如图甲，某品牌增程式电动汽车以“纯电模式”
在封闭的平直路段匀速行驶10km 完成测试，蓄电池储存的能量从25%减少至20%，当动力电池的电量降
至20%时，将启动“增程模式”工作，增程器发电给蓄电池充电，增程系统综合效率为40%，其工作流程如
图乙所示。求：
(1)测试中，汽车受到的阻力为600N，则牵引力所做的功是多少？
(2)汽车蓄电池容量为40kW·h，汽车的电驱综合效率是多少？（结果保留整数）
(3)若用“增程模式”完成测试，需要消耗多少汽油？（汽油的热值为
7
3.6 10 J / L
´
）
【答案】(1)6×106 J (2)83% (3)0.5 L
【详解】（1）汽车在平直路段匀速行驶，处于平衡状态，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等。设汽车
牵引力为F ，行驶路程为s，汽车受到的阻力为f 。
牵引力
600N
F
f
=
=
路程
10km
10000m
s =
=
牵引力所做的功
6
600N 10000m
6 10 J
W
Fs
=
=
´
=
´
（2）设蓄电池总容量为E总，测试中消耗的电能为
6
Δ
25%
20%
40kW·h 5%
2kW·h
7.2 10 J
E
E
=
´
-
=
´
=
=
´
总
汽车的电驱综合效率
6
6
6 10 J
100%
100%
83%
Δ
7.2 10 J
W
E
h
´
=
´
=
´
»
´
（3）用“增程模式”完成测试，汽车所需的电能与“纯电模式”相同，即
6
Δ
7.2 10 J
E =
´
。这部分电能由增程器
燃烧汽油提供。设需要消耗汽油的体积为V ，汽油的热值为q ，增程系统综合效率为
增程
h
。汽油完全燃烧放
出的热量Q
Vq
=
放
，根据能量守恒和转化效率，有ΔE
Q
Vq
=
´
=
´
增程
增程
放h
h
所以，需要消耗汽油的体积
6
7
Δ
7.2 10 J
0.5L
3.6 10 J / L 40%
E
V
q h
´
=
=
=
´
´
´
增程
31．阅读短文，回答问题。
涡轮喷气发动机
如题图甲所示为某轴流式涡喷发动机，其结构由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成。其中压气
机与涡轮装在同一条转轴上。工作时，空气首先进入发动机的进气道，当飞机飞行时，可以看作气流以飞
行速度流向发动机，由于飞机飞行的速度是变化的，而进入压气机气流速度有一定限制，因而进气道的功
能就是通过可调管道来调整气流速度，使进入进气道的气体全部通过可调管道。空气流过压气机时被压气
机的旋转叶片压缩后进入燃烧室。这部分气体在燃烧室中与燃料燃烧，产生的高温高压气流推动涡轮，一
边带动压气机正常工作，一边从尾喷管喷出推动飞机飞行。
一架搭载某涡轮喷气发动机的飞机，其部分参数如下表。其中热效率是指涡轮喷气发动机获得的机械能与
燃料完全燃烧产生的内能之比，而推进效率则是指涡轮喷气发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）
与其获得的机械能之比。
热效率η1
40%
推进效率η2
60%
航空燃油热值q
5.0×107J/kg
(1)喷气发动机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为_______能，从而提供动力。空气流过
压气机时内能_______（选填“增大”“减小”或“不变”）。
(2)关于涡轮喷气发动机，下列说法中正确的是_______。
A．进气道中吸入的是空气和燃气的混合气体
B．燃烧室中，内能转化为机械能
C．尾喷管中喷出的高速气流对飞机做功
(3)已知上述飞机所受空气阻力与运行速度的关系如图乙所示，当飞机以200m/s 的水平速度匀速巡航时，在
巡航10 min 的过程中，飞机受到的阻力为_______N，牵引力做的功为_______J，需要________kg 的航空燃
油。
【答案】(1)机械
增大 (2)C
(3)
4
3.6 10
´
9
4.32 10
´
360
【详解】（1）[1]喷气发动机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为机械能，从而提供动力，
推动涡轮，一边带动压气机正常工作、一边从尾喷管喷出推动飞机飞行。
[2]空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩后进入燃烧室，空气流过压气机时，被压气机做功，内能增
大。
（2）A．由材料得，进气道中吸入的是空气，故A 错误；
B．燃烧室中，化学能转化为内能，故B 错误；
C．尾喷管中喷出的气流推动飞机飞行，对飞机做功，故C 正确。
故选C。
（3）[1]由图乙，
2
0.9
f
v
=
，当
200m / s
v =
时，
2
2
4
4 10
m / s
v =
´
，则飞机受到的阻力为
2
2
4
4
0.9
0.9 4 10
m / s
3.6 10 N
f
v
=
=
´ ´
=
´
[2]由公式W
Fs
=
可得，牵引力做功为
4
5
9
3.6 10 N 1.2 10 m
4.32 10 J
W
Fs
fs
=
=
=
´
´
´
=
´
[3]由
2
W
W
h =
推
可得，推力做的功为
9
9
4.32 10 J
7.2 10 J
60%
W
W
h
´
=
=
=
´
推
由
1
W
Q
h =
推
放
可得，航空燃油燃烧释放的热量为
9
10
1
7.2 10 J
1.8 10 J
40%
W
Q
h
´
=
=
=
´
推
放
则所需燃油的质量为
10
7
1.8 10 J
360
5 10 J /
Q
m
kg
q
kg
´
=
=
=
´
放
