文档文本内容
第3 节 热机的效率
课标要点
1. 理解燃料热值的概念、单位、物理意义，知道热值是燃料的固有特性；
2. 掌握固体、液体、气体燃料的热值计算公式，能进行简单计算；
3. 了解燃料燃烧的能量损耗途径，理解热机效率的定义；
4. 掌握热机效率公式，熟练完成热机效率综合计算题；
5. 知道提高热机效率的方法，了解热机对环境的影响。
学习重难
点
重点：燃料热值的概念与计算；热机效率公式及相关计算。
难点：理解热值是燃料特性；区分燃料完全燃烧放热、有效利用机械能、损耗能量；热机效
率综合计算。
知识点
燃料的热值
1. 定义
1kg（或1m³）某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。符号：q。
第十四章
内能的利用
关键词：完全燃烧（充分燃烧，无燃料残留）。
2. 单位
（1）固体、液体燃料：J/kg；
（2）气体燃料：J/m³。
3. 计算公式
（1）固、液体燃料完全燃烧放热：Q放=mq
（2）气体燃料完全燃烧放热：Q放=Vq
4. 物理意义（必考表述）
例：酒精热值3.0×107J/kg，表示：1kg 酒精完全燃烧放出的热量是3.0×10⁷J。
5. 热值的特性（易错重点）
热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、燃烧是否充分、是否燃烧
均无关。
随学随练
1．关于燃料的热值，以下说法中正确的是（ ）
A．燃料燃烧时，质量越大，热值越大
B．某种燃料在燃烧时放出的热量与其质量之比叫做这种燃料的热值
C．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关
D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
【答案】C
【详解】热值是燃料本身的固有特性，是单位质量的燃料完全燃烧时放出的热量。热值的大小只与燃料的
种类有关，和燃料的质量、燃烧是否充分等燃烧状况都无关。故C 正确，ABD 错误。
故选C。
2．（25-26 九年级上·上海浦东新·阶段检测）我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种
燃料的热值。下表是一些燃料的热值。下列选项正确的是（ ）
燃料
热值
燃料
热值
焦炭
3.0×107J/kg
柴油
4.3×107J/kg
酒精
3.0×107J/kg
汽油
4.6×107J/kg
A．0.5kg 的汽油的热值是2.3×107J/kg
B．热值为3.0×107J/kg 的燃料一定是酒精
特别提醒：
1. 燃料燃烧不充分，只是放出热量变少，热值不变；
2. 热值越大，代表相同质量燃料完全燃烧放热能力越强。
C．燃料越接近完全燃烧，燃料的热值就越大
D．0.5kg 的焦炭完全燃烧放出的热量是1.5×107J
【答案】D
【详解】A．热值是燃料的特性，与质量无关，0.5kg 汽油的热值仍为
7
4.6 10 J / kg
´
，故A 错误；
B．焦炭和酒精的热值均为
7
3.0 10 J / kg
´
，因此该燃料可能是焦炭或酒精，故B 错误；
C．热值定义基于燃料完全燃烧，未完全燃烧时放热减少，但热值不变，故C 错误；
D．焦炭热值为
7
3.0 10 J / kg
´
，0.5kg 完全燃烧放热
7
7
0.5kg 3.0 10 J / kg
1.5 10 J
Q =
´
´
=
´
故D 正确。
故选D。
3．（25-26 九年级上·福建厦门·阶段检测）氢能是新能源利用的新潮流，加快氢能产业发展成为实现“碳达
峰、碳中和”的重要举措。市场上的某品牌氢能自行车，一次性充满0.02kg 氢气，2h 匀速骑行50km ，氢气
热值为
8
1.4 10 J/kg
´
。氢气完全燃烧产生的热量是______J，选用氢气做燃料是因为氢气的_____大。
【答案】
6
2.8 10
´
热值
【详解】根据燃料完全燃烧放热公式可得
8
6
0.02
1.4 10 J /
2.8 10 J
Q
mq
kg
kg
=
=
´
´
=
´
放
氢气被选作燃料，核心原因是它的热值大，相同质量的氢气完全燃烧时，相比其他燃料能释放出更多的热量，
符合新能源高效供能的需求。
知识点
热机的效率
1. 燃料的有效利用
（1）燃料的利用率
有效利用的热量与燃料完全燃烧放出总能量的比值，叫做燃料的利用率；
计算公式：
%
100
´
==
放
利用
Q
Q
（2）影响燃料利用率的因素
①燃料未完全燃烧；②高温烟气带走的热量；③被容器、炉具、周围的空气等吸收的热量。
（3）提高燃料利用率的途径：
①让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等；
②减少热量损失，如加大有效受热面积等。
2. 内燃机中燃料燃烧的能量流向图
3. 热机效率
（1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。
（2）计算公式：
%
100
´
=
总
有用
Q
Q
对热机而言，其中用来做有用功的能量Q 有用等于热机对外的有用功W 有用，故热机的效率公式又可写成：
%
100
%
100
´
=
´
=
qm
W
Q
W
有用
总
有用
。
（3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重
要指标。
（4）常见热机效率：蒸汽机6%—15%，汽油机20%—30%，柴油机30%—45%。
4. 提高热机效率的主要途径
（1）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）；
（2）减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少
热损失）；
（3）在热机设计和制造上，采用先进的技术；
（4）保障良好的润滑，减少机械摩擦。
随学随练
1．（25-26 九年级上·山东德州·阶段检测）下列关于燃料的热值与热机的效率的说法，正确的是（ ）
A．10kg 无烟煤的热值比1kg 无烟煤的热值大
B．燃料的热值越大，完全燃烧放出的热量越多
C．一般情况下，汽油机比柴油机的效率高
D．工作相同时间，柴油机的效率越高，消耗的燃料越少
易错提醒
1. 效率是比值，无单位，用百分数表示。
2. 热值高低与热机效率无必然联系；热值大不代表效率高，且热机效率小于100%（存在能量损耗，无
法完全利用）；
3.效率越高，代表燃料能量利用率越高，越节能。
【答案】D
【详解】A．热值是燃料的一种特性，热值大小仅与燃料的种类有关，而与燃料的质量、燃料的燃烧程度无
关，所以1kg 无烟煤的热值与10kg 无烟煤的热值一样大，故A 错误；
B．根据
=
Q
mq
放
知，在质量相同时，燃料的热值越大，完全燃烧放出的热量越多，故B 错误；
C．一般柴油机的压缩比比汽油机大得多，且柴油燃烧要比汽油燃烧更充分，所以柴油机的效率更高一些，
故C 错误；
D．柴油机的效率高，有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值大，在输出功率相同时，工作相同时间，效率越
高消耗燃料越少，故D 正确。
故选D。
2．如图是某汽油机的能量流向。在未来的汽车市场，零碳内燃机采用绿氢等零碳燃料，在全生命周期可实
现零碳排放，未来前景可观。下列有关说法错误的是（ ）
A．零碳内燃机比普通内燃机更环保
B．汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧得越充分
C．在该汽油机的能量损失中，废气带走的热量最多
D．由图可知该汽油机的效率是28%
【答案】B
【详解】A．零碳内燃机采用零碳燃料，全生命周期可实现零碳排放，相比普通内燃机碳排放更少，更环保，
故A 正确，不符合题意；
B．汽车尾气中“汽油味”越浓，说明更多未燃烧的汽油随尾气排出，代表燃料燃烧得越不充分，故B 错误，
符合题意；
C．根据能量流向图可知，能量损失中废气带走热量占比36%，是所有能量损失中占比最高的，故C 正确，
不符合题意；
D．热机效率为热机所做的有用功占燃料完全燃烧放出的热量的比例，由能量流向图可知，该汽油机效率为
100%
6%
30%
36%
28%
=
-
-
-
=
故D 正确，不符合题意。
故选B。
3．（25-26 九年级上·河北石家庄·期末）小明使用家中的燃气热水器将质量为30kg 的水加热，温度从20℃
升高30℃，该热水器消耗了
3
0.1m 的天然气。水吸收的热量为______J，该燃气热水器的效率为______[已知
水的比热容为
3
4.2 10
´
J/（kg·℃）天然气的热值为
7
3
4.2 10 J / m
´
]
【答案】
6
3.78 10
´
90%
【详解】水吸收的热量
3
6
Δ
4.2 10 J /
30
30
3.78 10 J
Q
cm t
kg
kg
=
=
´
×
´
´
=
´
吸
℃
℃
燃料完全燃烧放热
7
3
3
6
4.2 10 J / m
0.1m
4.2 10 J
Q
qV
=
=
´
´
=
´
放
该燃气热水器的效率
6
6
3.78 10 J
100%
100%
90%
4.2 10 J
Q
Q
´
=
´
=
´
=
´
吸
放
4．（25-26 九年级上·江苏南京·期末）汽油机工作的______冲程将燃料燃烧释放的内能转化为机械能。完全
燃烧0.3kg 的汽油，可以放出______J 的热量。若放出热量的70%被质量为100kg、初温为20°C 的水吸收，
则水的温度可以升高______°C。[
3
4.2 10 J/kg
c
=
´
×
水
℃，
7
4.6 10 J / kg
q =
´
]
【答案】
做功
7
1.38 10 J
´
23
【详解】[1] 汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能。
[2] 完全燃烧0.3kg 的汽油，放出的热量
7
7
4.6 10 J / kg 0.3kg
1.38 10 J
Q
mq
=
=
´
´
=
´
放
[3] 若放出热量的70%被水吸收
7
6
70% 1.38 10 J
9.66 10 J
Q
Q
=
=
´
´
=
´
吸
放
由Q
cm t
=
D 得，水的温度的变化量
6
3
9.66 10 J
23
4.2 10 J/kg
100kg
Q
t
c m
´
D =
=
=
´
×
´
吸
水
℃
℃
题型
对热值和热机效率的理解
判断技巧
热值只看燃料种类，质量、燃烧充分度、是否燃烧、放热多少，均不改变热值大小。热机效率
看比值中“有用功占总能量的比例”，不看做功多少或放热多少，只要总损耗不可避免，效率一定小于1。
活学活用
1．（24-25 九年级上·福建南平·阶段检测）甲、乙两种燃料完全燃烧放出的热量与质量的关系图像如图所示，
下列说法正确的是（ ）
A．甲燃料的热值小于乙燃料的热值
B．完全燃烧甲、乙两种燃料加热同一锅水至沸腾，所需乙燃料的质量更小
C．完全燃烧相同质量的两种燃料，甲放出的热量更多
D．使用甲燃料的热机效率一定高，但是热机效率肯定小于100%
【答案】C
【详解】AC．由图像可知，当燃料质量 m 相同时，甲放出的热量大于乙放出的热量。根据热值公式
Q
q
m
=
可知，甲燃料的热值大于乙燃料的热值，故A 错误，C 正确；
B．加热同一锅水至沸腾，水吸收的热量相同，即需要的总热量一定。因为甲的热值大，根据
Q
m
q
=
可知，
完全燃烧所需甲燃料的质量更小，故B 错误；
D．热机效率取决于有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值，虽然甲的热值大，但热机做的有用功不一定多，
所以效率不一定高，由于存在能量损失，热机效率一定小于 100% ，故D 错误。
故选C。
2．（25-26 九年级上·内蒙古赤峰·期末）如图所示，在跨学科实践中，小明制作了一个简易的热机模型-“蒸
汽船”。他在铜制容器中盛入一定量的水之后安装在“船体”上，用酒精灯对铜制容器底部加热，一段时间后
容器内水温升高产生的水蒸气沿铜管向右喷出，“蒸汽船”向左行驶，下列说法正确的是（ ）
A．酒精燃烧过程中，其热值不断减小
B．“蒸汽船”在向左运动时主要将内能转化为机械能
C．酒精在燃烧的过程中不断放热，将内能转化为化学能
D．水在沸腾时会有热量的散失，不遵守能量守恒定律
【答案】B
【详解】A．热值反映燃料自身完全燃烧放出热量的本领，与燃料是否燃烧、燃烧多少、是否完全燃烧无关；
所以酒精燃烧过程中，其热值不变，故A 错误；
B．容器内高温的水蒸气向右喷出，高温水蒸气给了空气一个向右的作用力，空气又给高温水蒸气一个向左
的反作用力，于是“蒸汽船”向左行驶，这个过程中将高温水蒸气的内能转化为“蒸汽船”的机械能，故B 正
确；
C．酒精在燃烧过程中，酒精的化学能转化为内能，故C 错误；
D．水在沸腾时虽有热量的散失，但能量的总量保持不变，仍遵守能量守恒定律。故D 错误。
故选B。
题型
比较不同燃料的热值
解题方法
直接利用热值概念判断，只要燃料种类不变，热值不随质量、燃烧程度改变，遇到热值变化的错误选
项直接排除。
实验通常采用控制变量法，常用两种思路：
1. 相同质量的不同燃料完全燃烧，加热相同质量、相同初温的水，比较水温升高的多少，水温升得越高，
说明燃料放出热量越多，热值越大；
2. 让不同燃料加热水到相同温度，比较消耗燃料的质量，消耗燃料质量越小，热值越大。
解题方法：确认控制变量是否正确，根据实验现象判断热值大小，注意必须保证燃料完全燃烧，否则结果
会有误差。
活学活用
3．如图所示，是“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”的实验。取5g 酒精和面巾纸碎片，分别放入
两个燃烧皿中，点燃后对装有30g 水的试管加热。关于该实验，下列说法中正确的是（ ）
A．必须同时点燃酒精和面巾纸碎片
B．需要记录的数据是加热前的水温和燃料燃尽时的水温
C．通过比较燃料燃烧的时间来比较燃料放出的热量多少
D．燃料充分燃烧后水吸收的热量与燃料质量的比值等于燃料的热值
【答案】B
【详解】A．本实验的目的是比较质量相等的不同燃料完全燃烧时放出的热量，通过水温的变化来体现，与
是否同时点燃无关，故A 错误；
B．燃料燃烧放出的热量被水吸收，导致水温升高。通过水温的变化可以比较燃料放出热量的多少。根据热
量计算公式
0
Q
cm t
t
=
-
吸
，需要测量水的初温 t0 和燃料燃尽后的末温t，才能计算水温的变化量，从而比
较水吸收热量的多少，故B 正确；
C．不同燃料的燃烧速度不同，燃烧时间长短不能代表放出热量的多少。比较放出热量的多少，应通过比较
水温的变化量来进行，故C 错误；
D．燃料的热值是指 1kg 的某种燃料完全燃烧时放出的热量。在本实验中，燃料燃烧放出的热量有一部分
散失到空气中，并没有全部被水吸收，所以水吸收的热量小于燃料完全燃烧放出的热量。因此，水吸收的
热量与燃料质量的比值小于燃料的热值，故D 错误。
故选B。
4．A、B 是常用的两种液体燃料，其完全燃烧释放的热量Q 与质量m 的关系如图所示，由此可知A 燃料的
热值________B 燃料的热值（选填“大于”“小于”或“等于”）。这两种液体燃料在燃烧过程中，将化学能转化
为________能。现有A 燃料2kg，用去1kg，则剩余A 燃料的热值将________（选填“变大”“变小”或“不
变”）。
【答案】
小于
内
不变
【详解】[1]如图，等质量的燃料A 和燃料B 完全燃烧，燃料A 放出的热量更少，所以燃料A 的热值小于
燃料B 的热值。
[2]燃料燃烧过程中，将储存的化学能转化为内能，释放热量。
[3]热值是燃料的特性，与燃料种类有关，与质量、放出的热量以及燃烧情况等无关，所以剩余A 燃料的热
值将不变。
5．（25-26 九年级上·辽宁营口·阶段检测）小明采用如图所示的装置探究“比较质量相等的不同燃料燃烧时
放出的热量”。
燃料
加热前水温/℃
燃料燃尽后的水温/℃
酒精
25
65
纸片
25
44
(1)探究过程中，要控制两套装置中燃料的质量和烧杯中水的________和________相等；
(2)实验时，可以通过比较________________（选填“加热时间”或“水升高的温度”）来比较酒精和碎纸片放
出热量的多少；
(3)从表格中数据可以发现，质量相同的酒精和碎纸片都充分燃烧后，________放出的热量多；
(4)通过实验表明，质量相等的不同燃料，充分燃烧所放出的热量一般是________（选填“相同”或“不同”）
的；
(5)在学习时，我们把燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比（Q
m ）称为热值，用q 表示，这里定义热
值的方法，我们称为比值法，热值是能够燃烧的物质的属性。下列用比值法定义，并反映物质属性的物理
量有：________（填写序号）。
①速度 ②功率 ③密度 ④压强
【答案】(1)
质量
初温 (2)水升高的温度 (3)酒精 (4)不同 (5)③
【详解】（1）本实验使用控制变量法，根据吸热公式
Δ
Q
cm t
=
吸
，要通过水温变化反映燃料放热多少，需
要控制燃料质量，以及烧杯中水的质量和初温相等，才能进行比较。
（2）本实验用转换法比较放热，两种燃料都充分燃烧完，水升高的温度大的，吸收的热量多，即燃料放出
的热量多，所以通过观察水升高的温度判断放热多少。
（3）由表格数据可知，酒精燃烧使水温升高了65
25
40
-
=
℃
℃
℃，碎纸片使水温升高了44
25
19
-
=
℃
℃
℃，
酒精燃烧使水温升高更大，说明质量相同的酒精完全燃烧放出的热量更多。
（4）实验结果表明，酒精和碎纸片燃烧放出的热量是不同的，即质量相等的不同燃料，充分燃烧放出的热
量一般是不同的，这是不同燃料热值不同的体现。
（5）比值法定义且反映物质属性，速度描述运动快慢、功率描述做功快慢、压强描述压力作用效果，都不
是物质本身固有的属性；密度是物质的固有属性，与质量和体积的大小无关，用质量和体积的比值定义，
符合要求，因此选③。
题型
加热效率的计算
计算逻辑明确如下：
对于固体、液体燃料，燃料完全燃烧放出的总热量为𝑄放=𝑚q
对于气体燃料，燃料完全燃烧放出的总热量为𝑄放=𝑉q
被加热物体吸收的有用热量为𝑄吸=𝑐mΔt
加热效率为𝜂=
𝑄吸
𝑄放×100％
计算时注意区分吸收热量和放出热量，理清已知量对应关系即可。
活学活用
6．探究某物质熔化和沸腾的实验如图甲所示，把100g 某种固体碾碎放入试管中，插入温度计，再将试管
放在装有水的烧杯中加热（物质在相同时间内吸收的热量相等）。根据实验数据画出的图像如图乙所示，
从开始加热到实验结束的10min 内消耗4g 酒精，酒精的热值
7
3.0 10 J/kg
´
，这种物质的液态比热容
3
1.5 10 J / kg
C
c =
´
×°
，下列选项错误的（ ）
A．该物质在第5min 末的内能大于第4min 末的内能
B．在AB 段和BC 段，该物质吸收的热量相同
C．该物质固态时的比热容为
3
3.0 10 J / kg
C
´
×°
D．该装置能量的转化效率为30%
【答案】D
【详解】A．由图可知，3 至6min，物质吸热但温度保持50℃不变，故该物质是晶体，在熔化的过程中，
吸收热量，但温度不变，内能变大，即该物质在第5min 末的内能大于第4min 末的内能，故A 正确，不符
合题意；
B．由于用同一个热源加热，在相同时间内，物质吸收的热量是相同的，AB 段用时3 分钟，BC 段用时也是
3 min，所以在AB 段和BC 段该物质吸收的热量相同，故B 正确，不符合题意；
C．AB 段为固态，CD 段为液态，固态加热的时间为3min，液态加热的时间2min。用相同的热源加热，在
相同的时间内吸收的热量是相同的，即AB 段为吸热是CD 段的1.5 倍，即
1.5
Q
Q
=
固
液，根据Q
cm t
=
D
吸
，
物质在CD 段吸收热量为
3
3
Δ
1.5 10 J / kg
C
0.1kg
90 C
50 C
6 10 J
Q
cm t
=
=
´
×°
´
´
°
-
°
=
´
液
该物质固态时的比热容为
3
3
1.5
1.5 6 10 J
3 10 J / kg
C
Δ
Δ
0.1kg
50 C
20 C
Q
Q
c
m t
m t
´ ´
=
=
=
= ´
×°
´
°
-
°
固
液
固
固
固
，故C 正确，不符合
题意；
D．CD 段（加热2 min）吸收的热量为
3J
6 10
Q
=
´
液
，由图可知从开始加热到实验结束共用10min，故从开
始加热到实验结束该物质吸收的热量
3
4J
6 1
5
J
10
5
3
0
Q
Q
=
´
´
=
= ´
液
4g 酒精完全燃烧放出的热量
7
5
0.004kg 3.0 10 J/kg=1.2 10 J
Q
m
q =
´
´
´
放
酒精
＝
该装置能量的转化效率为
4
5
3
J
100%=
100%
25%
10
1.2 10 J
Q
Q
=
´
´
´
=
´
放
吸
，故D 错误，符合题意。
故选D。
7．有一款新型智能家用燃气热水器，正常工作1min，可使6kg 的水温度升高25℃，消耗燃气0.02m3。该
过程中，水吸收的热量为____________ J，该燃气热水器的加热效率为________ 。[c 水＝4.2×103J/
（kg•℃），燃气的热值为：3.5×107J/m3]
【答案】
5
6.3 10
´
90%
【详解】水吸收的热量为
3
5
4.2 10 J / (kg
) 6kg
25
6.3 10 J
Q
c m t
=
D =
´
´
´
=
´
g
吸
水
℃
℃
燃气完全燃烧时放出的热量为
3
7
3
5
0.02m
3.5 10 J/m
7 10 J
Q
Vq
=
=
´
´
=
´
燃气
放
所以，该燃气热水器的加热效率为
5
5
6.3 10 J
100%
100%
90%
7 10 J
Q
Q
´
=
´
=
´
=
´
吸
放
8．（25-26 九年级上·贵州铜仁·阶段检测）某物理兴趣小组的同学用天然气灶给20kg 的水加热，同时他们
绘制了加热过程中水温随时间变化的图像，如图所示。若6min 内完全燃烧了
3
0.2m 的天然气，求：
［
3
4.2 10 J /
C
c
kg
´
×°
水＝
（
）），
7
3
4.2 10 J / m
q
´
天然气＝
］
(1)0.2m3的天然气完全燃烧放出的热量；
(2)6min 内水吸收的热量；
(3)天然气灶烧水的加热效率。
【答案】(1)
6
8.4 10 J
´
(2)
6
5.04 10 J
´
(3)60%
【详解】（1）已知天然气体积
3
0.2 m
V =
，天然气热值
7
3
4.2 10 J/m
q
=
´
天然气
，天然气完全燃烧放出的热量为
7
3
3
6
4.2 10 J/m
0.2m
8.4 10 J
Q
q
V
=
=
´
´
=
´
天然气
放
（2）由图可知，水的初温0
20 C
t =
° ，6min 时水的末温
80 C
t =
°
，
0
Δ
80 C
20 C
60 C
t
t
t
= -
=
°
-
°
=
°
水的质量
20 kg
m =
，水的比热容
3
4.2 10 J/ kg
C
c
=
´
×°
水
，水吸收的热量为
3
6
Δ
4.2 10 J/ kg
C
20kg 60 C
5.04 10 J
Q
c m t
=
=
´
×°
´
´
°
=
´
吸
水
（3）加热效率
6
6
5.04 10 J 100%
60%
8.4 10 J
Q
Q
´
=
=
´
=
´
吸
放
题型
热机效率的计算
解题关键：理清总能量和有效输出的能量：燃料完全燃烧放出的热量Q 放是总能量，热机对外输出的机械功
W 是有效利用的能量，再代入效率公式计算即可。
活学活用
9．（25-26 九年级上·新疆巴州·期末）一台汽油机，在某段工作时间内消耗2kg 汽油，对外输出有用机械能
为
7
2.76 10 J
´
，可知该汽油机工作时的效率为（已知汽油的热值为
7
4.6 10 J / kg
´
）（ ）
A．30%
B．40%
C．48%
D．60%
【答案】A
【详解】汽油完全燃烧放出的热量
7
7
4.6 10 J /
2
9.2 10 J
Q
qm
kg
kg
=
=
´
´
=
´
放
该汽油机工作时的效率
7
7
2.76 10 J
0.3
30%
9.2 10 J
W
Q
´
=
=
=
=
´
有用
放
故A 符合题意，BCD 不符合题意。
故选A。
10．（25-26 九年级上·甘肃临夏·阶段检测）高速行驶的汽车突然刹车，车内的人由于______身体会向前倾，
驾驶员通过踩刹车可以使行驶中的汽车突然停止，说明力可以改变汽车的_____。小明一家驾车旅行，（1）
加油时，闻到汽油味，说明分子在____________；（2）图示为车发动机的一个冲程，其能量转化情况是
______；（3）若车的总质量为1.5t，匀速直线行驶9km，所受阻力为车重的0.1 倍，完全燃烧汽油1L，则
1L 汽油完全燃烧放出的热量是____J，车所受牵引力是______N，车的工作效率是___%。（ρ 汽油
=0.8×103kg/m3；q 汽油=4.5×107J/kg；g 取10N/kg）
【答案】惯性
运动状态
做无规则的运动
机械能转化为内能
7
3.6 10
´
1500
37.5
【详解】[1]高速行驶的汽车突然刹车，车内人的下半部分随车慢下来，而上半部分由于惯性要保持原来的
运动状态向前运动，所以身体会向前倾。
[2]驾驶员通过踩刹车可以使行驶中的汽车突然停止，汽车由运动变为静止，说明力可以改变汽车的运动状
态。
[3]闻到汽油味，属于扩散现象，这个现象表明汽油分子在做无规则的运动。
[4]图示冲程，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，其能量转化情况是机械能转化为内能。
[5]1L 汽油完全燃烧放出的热量是
3
3
3
3
7
7
0.8 10
/ m
1 10 m
4.5 10 J /
3.6 10 J
Q
m
q
V
q
kg
kg
r
-
=
=
=
´
´ ´
´
´
=
´
放
汽油
汽油
汽油
汽油
汽油
[6]车所受牵引力是
3
0.1
0.1
0.1 1.5 10
10N /
1500N
F
f
G
mg
kg
kg
=
=
=
=
´
´
´
=
牵引
[6]车的工作效率是
3
7
1500N 9 10 m
100%
100%
100%
37.5%
3.6 10 J
F
s
W
Q
Q
´ ´
=
´
=
´
=
´
=
´
牵引
放
放
11．（24-25 九年级上·山西朔州·期末）随着新能源政策的引导及并网等技术的发展，我国风力发电开发走
在了世界前列。某地有一风力发电站，其中一台风力发电机1s 内提供的电能约为
4
1.8 10 J
´
，1 年内提供的
电能约为
11
4.8 10 J
´
。求：
(1)若该风力发电机1s内提供的电能全部转化为内能，并有70％被水吸收，可以使100g、5℃的水升高多少℃？
[
3
4.2 10 J/ kg
c
=
´
×
水
(
℃)]
(2)若该风力发电机1 年内提供的电能改由火力发电机来提供，且火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约
40％转化为电能，则需要完全燃烧多少千克煤炭？（
7
3.0 10 J/kg
q
=
´
煤
）
【答案】(1)30℃ (2)
4
4 10 kg
´
【详解】（1）由题意可知，水吸收的热量为
4
4
1
70%
1.8 10 J
70%
1.26 10 J
Q
W
=
´
=
´
´
=
´
吸
电
水的质量
100g
0.1
m
kg
=
=
根据吸热公式
Δ
Q
c m t
=
吸
水
可知，水升高的温度Δ𝑡=
𝑄吸
𝑐水𝑚=
1.26×104J
4.2×103J/(kg·°C)×0.1kg = 30°C
（2）已知1 年内提供的电能
11
2
4.8 10 J
W
=
´
电
火力发电机发电效率
40%
=
根据效率公式
100%
W
Q
=
´
有用
放
可知，煤炭燃烧放出的总热量
11
12
2
4.8 10 J
1.2 10 J
40%
W
Q
´
=
=
=
´
电
放
根据燃料燃烧放热公式Q
mq
=
放
煤可知，完全燃烧煤炭的质量
12
4
7
1.2 10 J
4 10
3.0 10 J /
Q
m
kg
q
kg
´
=
=
=
´
´
放
煤
题型
热机燃料能量走向分析
热机燃料燃烧放出的能量，只有一部分用来做有用功，能量主要走向包括：克服机械摩擦消耗的能量、
机械散热损失、废气带走的热量，其中废气带走的能量占比最大。据此可以分析出，减少各类能量损失是
提升热机效率的核心思路。
活学活用
12．汽车发动机一般是柴油机或汽油机，小明查看了某品牌汽车发动机的说明书后，将该汽车发动机的能
量流向制成如图所示的图表。若完全燃烧了10kg 的汽油，下列说法正确的是（ ）（汽油的热值为
7
4.6 10 J/kg
´
）
A．该汽车发动机的效率为100%
B．冷却水带走的能量最多
C．燃料燃烧时把内能转化为化学能
D．能够输出的有用功为
8
1.38 10 J
´
【答案】D
【详解】A．在汽车工作中，总存在热损失，燃料燃烧放出的热量不可能全部用来做有用功，发动机的效率
不可能达到100%，故A 错误；
B．如图所示，废气带走的能量最多，故B 错误；
C．燃料具有化学能，燃烧时会将化学能转化为内能，故C 错误；
D．由图可知，该内燃机的效率
100%
33%
30%
7% 30%
＝
－
－
－
＝
完全燃烧10kg 的汽油能够获得的能量
7
8
10kg
4.6 1
J
k
0
4.6 10
J/ g
Q
mq
´
´
´
放＝
＝
＝
若完全燃烧10kg 的汽油，能够输出有用功
8
8
J
30%
J
4.6 10
1.38 10
W
Q
´
´
´
有
放
＝
＝
＝
，故D 正确。
故选D。
13．（25-26 九年级上·湖南长沙·期末）汽车发动机一般是柴油机或汽油机，完全燃烧0.5kg 的汽油能够获
得________J 能量（
7
4.6 10 J / kg
q
=
´
汽油
）。小明同学阅读了汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向
制成如图所示的图表，则该内燃机的效率为________。
【答案】
7
2.3 10
´
30%
【详解】[1]完全燃烧0.5kg 的汽油能获得的能量
7
7
0.5kg
4.6 10 J / kg
2.3 10 J
Q
mq
=
=
´
´
=
´
[2]根据题图可知燃料燃烧释放的热量，一部分输出为有用功，其余的能量一部分被废气带走，一部分被设
备损耗，一部分因为传动部件摩擦损耗，故该内燃机的效率
100%
33%
30%
7%
30%
=
-
-
-
=
14．（25-26 九年级上·广东珠海·期中）为加强横琴与珠海市区的交通联动，横琴第三通道工程有序推进，
施工中用到的挖掘机动力由柴油机提供。若完全燃烧3kg 柴油能释放____J 的能量，油箱中剩余柴油的热值
____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。该柴油机能量流向如图所示，则其效率为___（柴油的热值为
7
4.3 10 J / kg
´
）。
【答案】
8
1.29 10
´
不变
36%
【详解】[1]完全燃烧3kg 柴油释放的能量
7
8
4.3 10 J /
3
1.29 10 J
Q
qm
kg
kg
=
=
´
´
=
´
放
[2]热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、是否完全燃烧等因素无关，所以油箱中
剩余柴油热值不变。
[3]由图可知，废气带走30%的能量，附属设备损耗27%的能量，传动部件损耗7%的能量，那么输出有用功
的能量占比为
100%
30%
27%
7%
36%
=
-
-
-
=
即柴油机的效率为36%。
基础通关
1．（25-26 九年级上·贵州贵阳·期末）热机效率是热机性能的重要指标，下列措施中，可以提高热机效率的
是（ ）
A．增加热机的工作时间
B．减少热机部件的摩擦
C．使用热值更小的燃料
D．增加废气带走的热量
【答案】B
【详解】A．增加热机工作时间，只会增加总做功和总消耗燃料的量，不会改变有用功占总能量的比值，无
法提高热机效率，故A 不符合题意；
B．减少热机部件的摩擦，可以减少克服摩擦消耗的额外能量，让更多能量用来做有用功，提高了有用功占
总能量的比例，因此可以提高热机效率，故B 符合题意；
C．热机效率和燃料热值无关，热值只反映燃料放热能力，不改变能量利用率，使用热值更小的燃料不会提
高效率，故C 不符合题意；
D． 增加废气带走的热量，意味着能量损失更多，有用功占总能量的比例降低，热机效率下降，故D 不符
合题意。
故选B。
2．（25-26 九年级上·河南周口·期末）关于热值，下列说法正确的是（ ）
A．热值与燃料的质量有关
B．热值与燃料的燃烧情况有关
C．热值是燃料的一种特性
D．燃料燃烧越充分，热值越大
【答案】C
【详解】燃料的热值是燃料的一种特性，与燃料的燃烧程度无关，与燃烧充分程度无关，与质量无关，只
与燃料的种类有关，故ABD 错误，C 正确。
故选C。
3．（25-26 九年级上·山东济宁·期中）下列说法正确的是（ ）
A．燃料燃烧越充分，其热值越大
B．燃料燃烧释放的热量越多，热机效率越高
C．燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少
D．一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的密度、比热容和热值均不变
【答案】D
【详解】A．热值是燃料的固有属性，其大小仅由燃料的种类决定，与燃料燃烧是否充分无关，故A 错误；
B．热机效率的定义是“热机所做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值”，热机效率高低不仅取决于燃料
燃烧释放的热量多少，还与有用功的占比有关，因此放出热量越多，热机效率不一定越高，故B 错误；
C．燃料完全燃烧放出的热量公式为Q
mq
=
，其中m 为燃料质量，q 为燃料热值，可见放出的热量由质量
和热值共同决定，若燃料热值小但质量较大，完全燃烧放出的热量也可能较多，故C 错误；
D．密度、比热容、热值均是物质的固有属性，与物质的质量多少无关，因此一瓶酒精用去三分之一后，剩
余酒精的密度、比热容和热值均保持不变，故D 正确。
故选D。
4．（25-26 九年级上·云南昆明·期末）氢燃料公交车行驶时运行平稳，无振动无噪声，零下40℃也可正常
启动运行。与传统公交车相比，最大特点是“零污染、零排放”。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被
认为是21 世纪最理想的清洁能源。（
8
1.4 10 J/kg
q
=
´
氢
）。下列说法正确的是（ ）
A．若氢燃料燃烧不充分，其热值会变小
B．用氢作燃料是因为氢含有的热量多
C．完全燃烧100kg 的氢能释放
10
1.4 10 J
´
的热量
D．氢燃料公交车的发动机效率可达100%
【答案】C
【详解】A．热值是燃料的固有属性，只与燃料种类有关，与燃烧是否充分无关，故A 错误；
B．用氢作燃料是因为氢的热值大，相同质量的氢完全燃烧放出的热量多，不能说“氢含有的热量多”，热量
是过程量，不能用“含有”描述，故 B 错误；
C．燃料的质量
100kg
m =
、热值
8
1.4 10 J/kg
q
=
´
氢
，得放出的热量
8
10
100kg 1.4 10 J/kg
1.4 10 J
Q
mq
=
=
´
´
=
´
放
氢
，故C 正确；
D．热机在工作时不可避免地会有热量损失，如废气带走热量、机械摩擦耗能等，因此氢燃料公交车的发动
机效率不可能达到100%，故D 错误。
故选C。
5．（25-26 九年级上·四川巴中·阶段检测）氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21 世纪最理
想的能源。氢燃料公交车行驶时运行平稳，无振动无噪声，零下40℃也可正常启动运行。与传统公交车相
比，最大特点是“零污染、零排放”。已知
8
1.4 10 J/kg
q
=
´
氢
，下列说法正确的是（ ）
A．选用氢作燃料是因为其含有的热量多
B．1kg 氢燃料燃烧时一定能释放出
8
1.4 10 J
´
的热量
C．氢燃料燃烧时将燃料的内能转化为机械能
D．质量为0.3kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量为
7
4.2 10 J
´
【答案】D
【详解】A．热量是过程量，不能描述为“含有”或“具有”热量，氢燃料的热值高才是优点，故A 错误；
B．1kg 氢燃料完全燃烧时才能释放出
8
1.4 10 J
´
的热量，若燃烧不充分则无法达到，故B 错误；
C．氢燃烧时发生化学反应，将化学能转化为内能，故C 错误；
D．质量为0.3kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量为
8
7
0.3kg 1.4 10 J/kg
4.2 10 J
Q
mq
=
=
´
´
=
´
氢
，故D 正确。
故选D。
6．下列选项可能符合汽车等热机（效率约为30%）能量流向的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【详解】ACD．热机燃烧燃料放出的能量，有部分转化为提供热机动力的机械能，还有大部分能量散失了。
汽油机的效率为30%，则机械能约为
30%
30% 1000J
300J
W
W
=
=
´
=
机械
散失的内能
1000J
300J=700J
W
W
W
=
-
=
-
内
机械
故AC 不符合题意，D 符合题意；
B．热机工作时输入的是内能，不是电能，故B 不符合题意。
故选D。
7．（25-26 九年级上·河北石家庄·期末）现代建筑房屋时为了减少房屋热量散失，最合理的措施是（ ）
A．增加窗户数量
B．使用热导率高的材料
C．减少室内外温差
D．在外墙加装聚苯隔热板
【答案】D
【详解】A．玻璃、窗框的隔热能力远弱于墙体，窗户越多，热量通过传导、对流散失越多，会加剧热量损
耗，故A 不符合题意；
B．热导率高意味着材料传热速度快，墙体更容易把室内热量传到室外，散热更快，保温效果差，故B 不符
合题意；
C．房屋供暖 / 制冷的目的就是维持室内舒适温度，人为降低室内温度来缩小温差，违背居住需求，不属
于建筑施工层面合理的隔热措施，故C 不符合题意；
D．聚苯板是低热导率的保温隔热材料，贴在外墙能阻挡墙体的热量传导，大幅减少室内热量向外散失，是
现代建筑标准的保温施工手段，故D 符合题意；
故选D。
8．双燃料汽车以天然气或汽油作燃料，以下说法正确的是（ ）
A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
B．在压缩冲程中，燃料混合物的温度升高，内能增大
C．以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%
D．汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小
【答案】B
【详解】A．由Q 放＝mq 可知，燃烧时放出的热量与燃料的热值和质量有关，故A 错误；
B．在压缩冲程中，对燃料混合物做功，使其温度升高、内能增大，故B 正确；
C．以天然气为燃料时，仍有热散失、仍需克服摩擦做额外功，其机械效率不能达到100%，故C 错误；
D．使用天然气作燃料的目的是对环境污染少、成本低，故D 错误。
故选B。
9．（25-26 九年级上·安徽六安·期末）从易拉罐开口端向罐内喷适量酒精喷雾，然后将一个空纸杯迅速套上，
将点燃的打火枪靠近易拉罐底部的小孔，纸杯就会“向上”飞去。若罐内酒精为1mg，则其完全燃烧放出的热
量为______J。（
7
3 10
q
= ´
酒精
J/kg）
【答案】30
【详解】酒精质量
6
1mg
1 10 kg
m
-
=
= ´
燃料完全燃烧放热公式为Q
mq
=
放
酒精，酒精完全燃烧放出的热量为
6
7
1 10 kg 3 10 J/kg
30J
Q
mq
-
=
= ´
´ ´
=
放
酒精
10．（25-26 九年级上·四川广元·期中）0.5m3的天然气完全燃烧放出的热量是______ J ，（天然气的热值
q=7.0×107J/m3 ）要使100kg 的水从20℃升高到70℃水吸收的热量是______ J。
3
4.2 10 J /
c
kg
=
´
×
水
℃
【答案】
3.5×107
2.1×107
【详解】[1]由热值公式可以计算
3
0.5m 天然气完全燃烧放出的热量为
7
3
3
7
7.0 10 J/m
0.5m
3.5 10 J
Q
qV
=
=
´
´
=
´
放
[2]依据比热容公式可以计算100kg 的水从20℃升高到70℃水吸收的热量为
3
7
0
(
) 100k
g
g (70
)
2.1 10 J
J/ k ·
Q
c m
=
´
´
´
=
´
吸
水
水
℃
℃-
（t - t ）=4. 2 10
20℃
11．（2025·甘肃平凉·二模）现代生活常采用天然气作燃料，是利用了天然气的___________大。天然气是
无色无味比空气轻的爆炸性气体，为了安全，燃气公司在天然气中添加了有特殊气味的物质，当天然气泄
漏时，人们远处就能闻到气味，这是___________现象。完全燃烧0.5m3的天然气放出的热量是___________J
（天然气的热值为
7
3
4 10 J / m
´
）
【答案】
热值
扩散
7
2 10
´
【详解】[1]现代生活采用天然气作燃料，是因为天然气的热值大，在完全燃烧相同体积的燃料时，天然气
能够放出更多的热量。
[2]天然气泄漏后远处能闻到气味，这是因为天然气和有特殊气味的物质分子在不停地做无规则运动，进入
空气中，这种不同物质相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散现象。
[3]根据燃料完全燃烧放热公式Q
Vq
=
放
，则完全燃烧
3
0.5m 天然气放出的热量为
3
7
3
7
0.5m
4 10 J/m
2 10 J
Q
Vq
=
=
´ ´
=
´
放
12．（25-26 九年级上·新疆吐鲁番·期中）汽油机是热机的一种，请回答以下问题。
(1)热机是利用___________能做功的机械。
(2)如图所示是某台汽油机工作时的能量流向图，其热机效率为___________%。若某次该台汽油机工作时输
出的有用的机械能为3×106J，则该次汽油机工作时所消耗的燃料完全燃烧释放的热量为___________。
(3)汽油机工作时将尾气排出气缸的冲程是___________冲程。
(4)请结合能量流向图写出一条提高该台汽油机热机效率的方法___________。
(5)随着科技的发展，人们对汽油机不断地进行改进，汽油机的热机效率___________（选填“能”或“不能”）
达到100%。
【答案】(1)内 (2)30
7
1 10 J
´
(3)排气
(4)通过科技创新，减少尾气排放带走热量
(5)不能
【详解】（1）热机是指各种利用内能做功的机械。是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能的机器。
（2）该汽油机的热机效率为
1 10%
40%
8% 12%
30%
= -
-
-
-
=
（3）根据公式
100%
W
Q
=
´
有效机械能
放
可得
6
7
3 10 J
=
=
=1 10 J
30%
W
Q
´
´
有效机械能
放
（4）由图示知，废气带走了最大部分的能量，比例为40%，所以减少该部分的能量损失是提高热机效率的
有效手段。可以通过科技创新，减少尾气排放带走热量。
（5）热机工作时必然存在能量损耗，如散热、克服摩擦做功等，无法将燃料完全燃烧放出的热量全部转化
为有用功，因此热机效率不能达到100%。
13．（25-26 九年级上·江西南昌·阶段检测）如图是一辆汽车的汽油机的能量流向图，则该汽油机的效率为
_________。增大该汽油机的工作时间，汽油机的效率_________（选填“会”或“不会”）增大。（汽油的热值
为4.5×107J/kg）
【答案】
30％
不会
【详解】[1]由图得，该汽油机的效率为=100 -33
-30
-7
=30
％
％
％％
％
[2]热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的热量之比，增大该汽油机的工作时间，不会
改变有用功与燃料完全释放的热量的比值，则汽油机的效率不会增大。
14．一台柴油机的热机效率为25%，表示的意义是___________的那部分能量，占燃料___________的能量的
25%。用这台柴油机工作时，完全燃烧2kg 的柴油可做有用功___________J。（柴油的热值为
7
4.3 10 J/kg
´
）
【答案】
热机用来做有用功
完全燃烧放出
7
2.15 10
´
【详解】[1][2]热机效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的总能量的比值，所以一台柴油机的
热机效率为25%，表示的意义是热机用来做有用功的那部分能量，占燃料完全燃烧放出的能量的25%。
[3]根据公式Q
mq
=
放
可知，完全燃烧2kg 的柴油产生的热量为
7
7
2
4.3 10 J /
8.6 10 J
Q
mq
kg
kg
=
=
´
´
=
´
放
根据公式
100%
W
Q
=
´
有用
放
可知，有用功为
7
7
25% 8.6 10 J
2.15 10 J
W
Q
=
=
´
´
=
´
有用
放
素养提升
15．（2026·四川宜宾·二模）某家庭一个月需用焦炭50kg，已知焦炭的热值是
7
3.0×10 J/kg ，燃烧效率为
40%。现改用热值是
7
3
7.5×10 J/m 的天然气（忽略热量的损失），若天然气的价格是3 元/m3，则他家这个月
需缴纳的费用是（ ）
A．20 元
B．24 元
C．26 元
D．30 元
【答案】B
【详解】50kg 焦炭完全燃烧放出的总热量
7
9
50kg 3.0 10 J / kg
1.5 10 J
Q
m q
=
=
´
´
=
´
放焦
焦
焦
根据燃烧效率计算有效利用的热量
9
8
1.5 10 J
40%
6 10 J
Q
Q
=
´
=
´
´
=
´
有用
放焦
忽略热量损失，天然气燃烧放出的热量等于有效利用的热量，即
8
6 10 J
Q
Q
=
=
´
放气
有用
由Q
Vq
=
放
得所需天然气体积
8
3
7
3
6 10 J
8m
7.5 10 J / m
Q
V
q
´
=
=
=
´
放气
气
本月天然气费用
3
3
8m
3
/ m
24
´
=
元
元
故B 符合题意，ACD 不符合题意。
故选B。
16．“喝开水”通常指的是饮用经过煮沸的水，它可以促进新陈代谢、维持身体水分平衡等。如图所示，1 标
准大气压下，用煤气灶将壶中2kg、初温为20℃的水恰好加热至沸腾的过程中，煤气灶的加热效率为60%。
已知水的比热容为
3
4.2 10 J/(kg
C)
´
×°
，煤气的热值为
7
3
2 10 J/m
´
，则下列说法正确的是（ ）
A．加热过程中，水的内能和比热容均不变
B．水吸收的热量为
4
6.72 10 J
´
C．消耗的煤气完全燃烧放出的热量为
6
1.2 10 J
´
D．消耗煤气的体积为
3
0.056m
【答案】D
【详解】A．加热过程中，水吸收了热量，温度升高，内能增大；比热容是物质的一种特性，大小与物质的
种类和状态有关，在加热过程中，水的种类和状态均不变，故水的比热容不变，故A 错误；
B．一个标准大气压下水的沸点为100℃，则水吸收的热量为
3
5
4.2 10 J/(kg
C) 2kg (100 C
20 C)
6.72 10 J
Q
cm t
=
D =
´
×°
´
´
°
-
°
=
´
吸
故B 错误；
CD．由
100%
Q
Q
=
´
吸
放
可知，煤气燃烧放出的热量为
5
6
6.72 10 J
1.12 10 J
60%
Q
Q
´
=
=
=
´
吸
放
由Q
qV
=
放
可知，消耗煤气的体积为
6
3
7
3
1.12 10 J
0.056m
2 10 J/m
Q
V
q
´
=
=
=
´
放
故D 正确，C 错误。
故选D。
17．如图所示为便携卡式炉，它采用丁烷作为燃料。若在水壶中装入2kg 初温为25℃的水，用卡式炉加热
至100℃，消耗丁烷25g。已知c 水＝4.2×103J/（kg•℃），q 丁烷＝4.8×107J/kg，下列说法正确的是（ ）
A．加热过程中，水的温度升高，内能不变
B．水吸收的热量为8.4×105J
C．25g 丁烷完全燃烧放出的热量为1.2×109J
D．该卡式炉的加热效率为52.5%
【答案】D
【详解】A．加热过程中，水的温度升高，内能增大，故A 错误；
B．水吸收的热量为
3
5
0
4.2 10 J (kg
C)
2kg
C
25 C
10 J
Q
c m
t
t
=
-
´
×
´
´
-
´
o
o
o
吸
水
水（
）=
（100
）=6. 3
故B 错误；
C．丁烷完全燃烧放出的热量为
7
6
0.025kg
4.8 10 J kg
1.2 10 J
Q
mq
=
=
´
´
=
´
丁烷
放
故C 错误；
D．该卡式炉的加热效率为
5
6
6.3 10 J 100%
52.5%
1.2 10 J
Q
Q
´
=
=
´
=
´
吸
放
故D 正确。
故选D。
18．（25-26 九年级上·湖北武汉·阶段检测）小华奶奶家在偏远的农村，还没用上天然气，厨房日常使用的
是罐装液化气。如果每罐可装入20kg 的液化气，液化气的热值取
7
4.2 10 J / kg
´
，则每罐液化气全部完全燃
烧放出的热量是__________J。若实际使用时液化气完全燃烧放出的热量只有50%被利用，试计算：在标准
大气压下，一罐液化气理论上可把质量为__________的水从20℃加热至沸腾。一次锅里的水烧开后，她看
到锅盖在不停地上下跳动，其原因是水蒸气的__________能转化为锅盖的__________能。
【答案】
8
8.4 10
´
1250kg/
3
1.25 10 kg
´
内
机械
【详解】液化气完全燃烧放出的热量
7
8
20
4.2 10 J /
8.4 10 J
Q
m q
kg
kg
=
=
´
´
=
´
气
气
放
水吸收的热量
Δ
50%
Q
cm t
Q
=
=
吸
放
则水的质量
8
3
3
50%
50% 8.4 10 J
1.25 10
Δ
Δ
4.2 10 J /
80
Q
Q
m
kg
c
t
c
t
kg
´
´
´
=
=
=
=
´
´
×
´
吸
放
水
水
℃
℃
水蒸气推动锅盖跳动时，水蒸气对外做功，内能减小，锅盖获得机械能，因此是水蒸气的内能转化为锅盖
的机械能。
19．（23-24 九年级上·辽宁锦州·阶段检测）小明在探究冰熔化特点时，用酒精灯加热50g 的冰，每2 分钟
完全燃烧的酒精质量均为0.1g，保持加热效率不变时，冰的温度随时间变化的图像如图所示。由此可知：
冰全部熔化成水后4 分钟吸收热量为________J，实验中4 分钟酒精完全燃烧放出的热量为_______J，BC 过
程中被加热物质的内能将增加_______J。[c 水=4.2×103J/（kg·℃），q 酒精=3×107J/kg]
【答案】
1.05×103
6×103
1050
【详解】冰熔化过程中温度不变，完全熔化成水后温度才会上升，也就是图中的8min～12min，此时段，
水温从0℃上升到5℃，水温升高了5℃，冰化成水后质量不变，
2
50g
5 10 kg
m
m
-
=
=
= ´
水
冰
所以4min 中水吸收的热量为
3
2
3
Δ
4.2 10 J/(kg
C) 5 10 kg 5 C=1.05 10 J
Q
c m
t
-
=
=
´
×°
´ ´
´ °
´
吸
水
水
水
每2min 完全燃烧酒精0.1g，4min 燃烧酒精0.2g，所以放出的热量为
3
7
3
0.2 10 kg 3 10 J/kg
6 10 J
Q
m
q
-
=
=
´
´ ´
=
´
放
酒精
酒精
BC 段物质吸收的热量转化成了物质的内能，BC 段也加热4min，所以和CD 段吸收热量相同为1050J，所以
内能增加了1050J。
20．（24-25 九年级上·辽宁丹东·阶段检测）国家“西气东输”工程正源源不断地向我市输送清洁能源——天
然气。已知天然气的热值为
7
3
4 10 J / m
´
，则每输送
3
100 m 的天然气，完全燃烧后就相当于向我市输送了
___________ J 的能量。柴油机的效率___________（选填“大于”、“等于”或“小于”）汽油机的效率。
【答案】
9
4 10
´
大于
【详解】[1]根据燃料完全燃烧放热公式Q
qV
=
，代入天然气热值
7
3
4 10 J / m
q =
´
和输送体积
3
100m
V =
，计
算得
7
3
3
9
4 10 J / m
100m
4 10 J
Q =
´
´
=
´
[2]柴油机的压缩比大于汽油机，燃料燃烧更充分，废气带走的能量等损失更少，因此柴油机的效率大于汽
油机的效率。
21．（25-26 九年级上·甘肃酒泉·期末）如图所示，某同学在通风环境中正确操作下用燃气灶烧水。已知密
闭锅内水的质量为5kg，水的初温为20℃，当水刚好烧开时的温度为100℃，共消耗了
3
0.06m 的天然气。
已知水的比热容为
3
4.2 10 J/(kg·
)
c =
´
℃天然气的热值为
7
3
4.0 10 J/m
q =
´
。则以上过程中水吸收的热量是
___________J；该燃气灶烧水的效率是___________。
【答案】
6
1.68 10
´
70%
【详解】[1]水的质量m=5 kg，温度变化Δ
100
20
80
t =
-
=
℃
℃
℃
代入得
3
6
4.2 10 J / (kg· C)×5 kg×80 C=1.68×10 J
Q
c m
t
=
D =
´
°
°
吸
水
水
[2]天然气体积
3
0.06m
V =
，代入可得天然气燃烧放出的热量为
3
7
3
6
0.06m
4.0 10 J/m
2.4 10 J
Q
=
´
´
=
´
放
可得加热效率
6
6
1.68 10 J
100%
100%
70%
2.4 10 J
Q
Q
´
=
´
=
´
=
´
吸
放
22．小明在水壶中装入质量为1.1kg、初温为20℃的水，放在燃气灶上加热，在标准大气压下把水加热至
恰好沸腾，消耗
3
0.021m 的天然气。已知
7
3
4.0 10 J / m
q
=
´
天然气
，
3
4.2 10 J / kg
c
=
´
×
水
(
℃)，此过程中，天然气
完全燃烧释放热量________J，该燃气灶烧水的效率为________。
【答案】
5
8.4 10
´
44%
【详解】[1]天然气完全燃烧释放热量
3
7
3
5
0.021m
4.0 10 J/m
8.4 10 J
Q
Vq
=
=
´
´
=
´
放
[2]水吸收热量
3
5
Δ
4.2 10 J / (kg
) 1.1kg
(100
20)
3.696 10 J
Q
c m t
=
=
´
×
´
´
-
=
´
吸
水
℃
℃
燃气灶效率
5
5
3.696 10 J
100%
100%
44%
8.4 10 J
Q
Q
´
=
´
=
´
=
´
吸
放
23．（25-26 九年级上·贵州六盘水·期中）某款国产汽车，当它在某平直公路上以 20 m/s 的速度匀速行驶
时，每百公里的油耗为 6L，汽车行驶 300 s，该汽车消耗汽油_______L，假设该汽车在运动过程中受到的
平均阻力是 495 N，则汽油机的效率是______%（假设汽油的热值是 3.3×107J/L）。
【答案】
0.36
25
【详解】[1]汽车行驶的速度
20m/s
v =
，行驶时间
300s
t =
，则行驶的路程
20m/s 300s
6000m
6km
s
vt
=
=
´
=
=
已知每百公里油耗为6L ，即每100km 消耗6L 汽油，则行驶6km 消耗的汽油体积
6L
6km
0.36L
100km
V =
´
=
[2]汽车匀速行驶时，牵引力F 与阻力f 平衡，即
495N
F
f
=
=
牵引力做的功
6
495N
6000m
2.97 10 J
W
Fs
=
=
´
=
´
汽油完全燃烧放出的热量
7
7
0.36L 3.3 10 J/L
1.188 10 J
Q
Vq
=
=
´
´
=
´
放
汽油机的效率
6
7
2.97 10 J
100%
100%
25%
1.188 10 J
W
Q
´
=
´
=
´
=
´
放
24．（25-26 九年级上·陕西榆林·阶段检测）如图是一种便携式气炉，用瓶装丁烷气体作燃料。一次烧水时，
将1kg 初温为20℃的水加热至100℃，消耗了25g 丁烷气体，该过程中，水吸收的热量为______J，便携式
气炉的加热效率为______。水烧开后，壶盖不断向上跳动，此过程中的能量转化与四冲程汽油机的______
冲程相同。［水的比热容为
3
4.2 10 J / kg
´
×℃，丁烷的热值为
7
4.8 10 J / kg
´
］
【答案】
5
3.36 10
´
28%
做功
【详解】[1]水吸收的热量为
3
5
4.2 10 J /
· C
1
100 C
20 C
3.36 10 J
Q
cm t
kg
kg
=
D =
´
°
´
´
°
-
°
=
´
吸
[2]燃烧丁烷放出的热量为
3
7
6
25 10
4.8 10 J /
1.2 10 J
Q
mq
kg
kg
-
=
=
´
´
´
=
´
放
便携式气炉的加热效率为
5
6
3.36 10
100%
100%
28%
1.2 10
Q
J
Q
J
´
=
´
=
´
=
´
吸
放
[3]水烧开后，壶盖不断向上跳动，这个过程中水的内能转化为壶盖的机械能，与四冲程汽油机的做功冲程
的能量转化相同。
25．（25-26 九年级上·上海普陀·期中）某种晶体在熔化时变成同温度的液体所吸收的热量与其质量的比值
叫作这种晶体的熔化热，用字母l 表示。现将质量为1kg 初温为-20℃的冰块用天然气灶加热，其温度随加
热时间变化的关系图线如图所示。已知CD 段加热时间是AB 段的两倍，相同时间内冰和水吸收热量相同，
水的比热容为
3
4.2 10 J /
·
kg
´
℃，天然气的热值为
7
3
4 10 J / m
´
。若BC 段消耗的天然气体积为0.021
3
m ，天
然气灶效率为40%，求：
(1)CD 段水吸收的热量；
(2)冰的比热容；
(3)冰的熔化热l 。
【答案】(1)
4
8.4 10 J
´
(2)
3
2.1 10 J / kg
´
×℃
(3)
5
3.36 10 J / kg
´
【详解】（1）由图像可知，CD 段水升高的温度Δ
20
0
20
t
=
-
=
水
℃
℃
℃
冰熔化为水后质量不变，水吸收的热量
3
4
CD
Δ
4.2 10 J /
1
20
8.4 10 J
Q
c m t
kg
kg
=
=
´
×
´
´
=
´
吸
水
水
℃
℃
（2）根据题意，CD 段加热时间是AB 段的两倍，且相同时间内冰和水吸收热量相同，因此AB 段冰吸收的
热量为
4
4
AB
CD
1
1
8.4 10 J
4.2 10 J
2
2
Q
Q
=
=
´
´
=
´
吸
吸
AB 段冰升高的温度
Δ
0
20
20
t
=
- -
=
冰
℃
℃
℃
冰的比热容
4
3
AB
4.2 10 J
2.1 10 J /
1
20
Q
c
kg
m t
kg
´
=
=
=
´
×
D
´
吸
冰
冰
℃
℃
（3）天然气完全燃烧放出的热量
3
7
3
5
0.021m
4 10 J / m
8.4 10 J
Q
Vq
=
=
´ ´
=
´
放
冰熔化吸收的热量
5
5
40% 8.4 10 J
3.36 10 J
Q
Q
=
=
´
´
=
´
熔
放
冰的熔化热
5
5
3.36 10 J
3.36 10 J /
1
Q
kg
m
kg
l
´
=
=
=
´
熔
26．（25-26 九年级上·山西运城·阶段检测）如图是我国自主研制的机械狗“上班”的情景。机械狗在救援、
安防、物流等方面有着重要的作用。机械狗在水平路上可以实现负重40kg，10min 移动1.2km。机器狗的
运动利用液压系统，为使用安全，液压系统的液压油温度不能高于80˚C。为机械狗提供动力的是燃油发动
机，其消耗120kg 的燃油能提供
9
1.44 10 J
´
的有用功。求：
(1)机械狗负重移动的速度是多少；
(2)4kg 的液压油温度由30˚C 升高到80˚C 需要吸收
5
4.8 10 J
´
的热量，则该液压油的比热容是多少。
(3)该发动机的效率是多少。（燃油的热值为
7
4 10 J/kg
´
）。
【答案】(1)2m/ s (2)
3
2.4 10 J / (
)
kg
´
×℃ (3)30%
【详解】（1）机械狗移动的路程
3
1.2
1.2 10 m
s
km
=
=
´
运动的时间
10min
10 60s
600s
t =
=
´
=
则机械狗的速度
3
1.2 10 m
2m / s
600s
s
v
t
´
=
=
=
（2）液压油的比热容
5
3
4.8 10 J
2.4 10 J / (kg
)
Δ
4
(80
30
)
Q
c
m t
kg
×
´
=
=
=
´
´
-
吸
℃
℃
℃
（3）燃油完全燃烧放出的总热量
7
9
120
4 10 J / kg
4.8 10 J
Q
m
q
kg
=
=
´ ´
=
´
燃油
放
则发动机的效率
9
9
1.44 10 J
100%
100%
30%
4.8 10 J
W
Q
´
=
´
=
´
=
´
有用
放
迁移创新
27．（25-26 九年级上·湖北武汉·期中）燃气壁挂炉是燃烧天然气，提供生活用热。沐浴时，打开热水龙头
后，一段时间出来的是热水管道中的冷水，等冷水放完后才出热水。一个小发明解决了这一困扰——回水
器。某同学家新购置了一台带回水器且热效率为90%的燃气壁挂炉。如图，回水器内部的主要部件是一个水
泵，在沐浴水龙头下端安装一个单向阀（水不能从b 处流向a 处），要用热水时提前启动回水器，水泵便
开始工作，热水管中的水就会经单向阀流向冷水管，当热水流到单向阀处时水泵便停止工作，实现一打开
热水龙头就会出热水的目的。（忽略单向阀和水龙头间水管的长度）
(1)若不启动回水器，该同学打开沐浴水龙头，从热水管里放了3L 冷水后才出热水。已知回水器工作时水泵
抽水的速度为6L/min，则他应该将回水器每次运行的时间设置为________s。
(2)在一次沐浴时，该同学先启动回水器，等回水完成后立即打开沐浴水龙头开始沐浴，并用掉了从热水管
里流出的45L 热水。已知当时冷水的温度是15 C
° ，燃气壁挂炉的热水出水温度是45 C
° ，不计热水在管道内
的热损失。则：
①这一次沐浴一共消耗了多少
3
m 的天然气？
②沐浴时，冷热水在沐浴水龙头内混合后从水龙头里放出的水的温度是40 C
° 。这一次沐浴一共用掉了多少L
的水？
【答案】(1)30
(2)①0.21m3；②54L
【详解】（1）需要抽回的冷水量为
3L
V =
，水泵抽水速度为6L/min 。
运行时间
3L
0.5min
30s
6L/min
V
t
v
=
=
=
=
（2）已知热水体积
3
45L
0.045m
V
=
=
热水
，温度变化Δ
45
15
30
T =
-
=
℃
℃
℃
热水质量
3
3
3
1.0 10 kg/m
0.045m
45kg
m
V
r
=
=
´
´
=
热水
水吸收的热量
3
6
Δ
4.2 10 J/(kg·
) 45kg 30
5.67 10 J
Q
cm T
=
=
´
´
´
=
´
吸
℃
℃
天然气完全燃烧放出的热量
6
6
5.67 10 J
6.3 10 J
90%
Q
Q
´
=
=
=
´
吸
放
消耗天然气体积
6
3
7
3
6.3 10 J
0.21m
3.0 10 J/m
Q
V
q
´
=
=
=
´
放
气
由于热水温度为45℃，冷水温度为15℃，放出水的温度是40℃，由于没有热量损失，所以Q
Q
=
吸冷水
放热水
𝑐水𝑚冷水𝛥𝑡2 = 𝑐水𝑚热水𝛥𝑡3
代入数据可得
40
15
45kg
45
40
m
´
-
=
´
-
冷水（
℃
℃）
（
℃
℃）
解得冷水的质量
9kg
m
=
冷水
所以这一次沐浴用水的质量
9kg+45kg=54kg
m
m
m
=
+
=
总
热水
冷水
则用水的体积
3
3
3
54kg
=0.054m =54L
1 10 kg/m
m
V
r
=
= ´
总
总
水
28．（24-25 九年级上·江苏镇江·期末）某油电混合动力汽车以纯油模式沿平直公路以90km / h 的速度匀速
行驶，从A 处到B 处用时1 h，发动机工作时汽油燃烧释放热量的30%用于驱动汽车匀速行驶。汽车在AB
段所受阻力恒为900 N。设汽油在汽缸内完全燃烧，且热值近似取
7
5 10 J / kg
q = ´
。
(1)求A、B 两地间的距离。
(2)求在上述行驶过程中：
①牵引力对汽车所做的功；
②消耗的汽油质量。
(3)从B 处开始，司机关闭发动机，汽车滑行至C 处速度降至30km / h ，在此过程中，汽车电池电能增加
5
3 10 J
´
。
司机在C 点开启发动机和电动机一起驱动汽车行驶，CD段保持30km / h 的速度匀速行驶，所受阻力为100 N，
且CD 和AB 距离相等。若电池减少的电能全部通过电机驱动汽车行驶，不计电能转化为机械能过程的能量
损失，B、D 两个位置电池中电能相等，求汽车从C 处行驶至D 处时消耗的汽油质量。
【答案】(1)90km (2)①
7
8.1 10 J
´
；②5.4kg
(3)0.58kg
【详解】（1）由
s
v
t
=
得，A、B 两地间的距离为
90km/h 1h=90km
s
vt
=
=
´
（2）① 汽车在AB 段匀速行驶，其受到的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等。牵引力
900N
F
f
=
=
A、B 两地间的距离
4
90km
9 10 m
s =
=
´
牵引力对汽车所做的功为
4
7
900N 9 10 m
8.1 10 J
W
Fs
=
=
´ ´
=
´
牵
②牵引力做的功即为发动机输出的有用功，即
7
8.1 10 J
W
W
=
=
´
有用
牵
由
100
W
Q
=
´
有用
放
％得，汽油完全燃烧释放的热量为
7
8
8.1 10 J
=
=
=2.7 10 J
30
W
Q
´
´
有用
放
％
由
=
Q
mq
放
得，消耗的汽油质量为
8
7
2.7 10 J
=
=5.4kg
5 10 J/kg
Q
m
q
´
=
´
放
（3）CD 段的距离与AB 段相等，即
4
CD
9 10 m
s
s
=
= ´
汽车在CD 段匀速行驶，受到的总牵引力等于阻力，即
100N
CD
F
f
=
=
总
在CD 段，牵引力做的总功为
4
6
CD
100N 9 10 m
9 10 J
W
F
s
=
´
=
´ ´
= ´
总
总
因为B、D 两个位置电池中电能相等，所以从B 到C 电池增加的电能等于从C 到D 电池减少的电能。电动
机提供的功等于电池减少的电能
5
3 10 J
W = ´
电
总功由发动机做的功和电动机做的功两部分组成，即W
W
W
=
+
总
电
机
则发动机做的功为
6
5
6
9 10 J
3 10 J
8.7 10 J
W
W
W
=
-
= ´
- ´
=
´
总
电
机
这部分功是汽油燃烧提供的有用功。由= W
Q
¢
机
放
得，汽油燃烧放出的热量
6
7
8.7 10 J
2.9 10 J
30%
W
Q
´
=
=
=
´
机
放
由
=
Q
mq
放
得，消耗的汽油质量为
7
7
2.9 10 J
=
=0.58kg
5 10 J/kg
Q
m
q
¢
´
¢
=
´
放
29．（2026·广东湛江·一模）阅读短文，回答问题。
放电深度对电动车电池寿命的影响
随着新能源技术利用的普及，电动汽车已经进入千家万户，这离不开电池技术的快速发展。众所周知，电
池的使用是有寿命的，在使用过程中电池容量会不断衰减，而电池寿命的结束并非指电池的容量衰减至0%
或者不能用，而是指电池总容量衰减到设计容量的80%或者以下。
电池寿命可以用“循环寿命”来衡量，是指电池寿命结束前进行的100%全循环放电次数。很多因素都会影响
电池的循环寿命，如电池温度、充放电电流等。有研究表明，不同的放电深度也会影响电池的循环寿命。
例如，一辆电动车将电池电量从70%用到30%，则这次的放电深度为40%；再次使用前将电池充电到90%后，
又用到30%。这次的放电深度就为60%，则这两次总共完成了1 次100%全循环放电。
研究人员以不同的放电深度，对电动车电池进行充放电循环研究，得到了电动车电池100%全循环放电次数
与放电深度的关系，如图所示。由图像我们不难看出，合理规划充放电策略，可以有效延长电动车电池的
使用寿命。
(1)电池循环寿命指________________________________。
(2)小东家电动车每天使用前都充电，电量都是充到90%，行驶一天后电池电量为50%，每周需开车5 天，则
电动车的电池在一周的时间完成了________次100%全循环放电。
(3)根据文章所述，下列使用策略最有利于延长电池的寿命的是________。
A．电池用掉一点电就及时充电
B．电池用掉40%的电量时充电
C．电池用掉60%的电量时充电
D．电池用掉80%以上的电量时再充电
(4)某质量为2t 的电动汽车在行驶时能输出370V 的电压，若采用电压为3.6V 的电池包进行供电，则至少需
要________（选填“串”或“并”）联________个电池包；充满电后能供该汽车以30m/ s的速度运行500km ，若
汽车在匀速行驶时受到的阻力是总重的0.1 倍，则汽车行驶过程中的功率为________ W ，某家用燃油车质
量为2t，效率为25%，同样行驶500km ，需要消耗________ kg 汽油。（
7
4.6 10 J/ kg
q
=
´
汽油
，
10N/kg
g =
，
结果保留到整数）
【答案】(1)电池寿命结束前进行的100%全循环放电次数
(2)2 (3)B
(4)串
103
4
6 10
´
87
【详解】（1）见答案
（2）每天的放电量为90%
50%
40%
-
=
所以每周5 天放电为40% 5
200%
´
=
即完成2 次100%全循环放电。
（3）由图知每次放电深度为40%时，电池100%全循环放电次数最多。故选B。
（4）[1][2]因串联电池组的电压等于各串联电池的电压之和，若采用电压为3.6V 的电池包进行供电，使电
动汽车在行驶时能输出370V 的电压，则需将电池包串联，需要串联的电池包个数为
370V
103
3.6V
n =
»
[3]汽车匀速行驶时牵引力大小等于阻力，牵引力大小为
3
0.1
0.1
0.1 2 10 kg 10N/kg
2000N
F
f
G
mg
=
=
=
´
=
´ ´
´
=
汽车行驶过程中的功率为
4
2000N 30m/s
6 10 W
W
Fs
P
Fv
t
t
=
=
=
=
´
=
´
[4]燃油车与电动车质量相等，匀速行驶时牵引力也相同，为2000N。则燃油车行驶500km，做功为
3
9
2000N 500 10 m
1 10 J
W
Fs
=
=
´
´
= ´
需要完全燃烧汽油释放的热量为
9
9
1 10 J
4 10 J
25%
W
Q
´
=
=
=
´
放
则消耗汽油的质量为
9
7
4 10 J
87kg
4.6 10 J/kg
Q
m
q
´
=
=
»
´
放
油
