14.2 热机的效率 导学案 2022-2023学年人教版九年级全一册物理（含答案）

14.2 热机的效率
【学习目标】
1．从生活中体会不同燃料燃烧释放热能的本领不同，建立燃料热值概念。
2．会查燃料的热值表。能根据燃料的热值计算一定质量的燃料完全燃烧所释放的热量。
3．能说出热机工作时燃料释放的能量的主要流向。对热机效率有初步认识 ，能大致说出提高热机效率的途径。
【学习重难点】
1．利用热值公式Q =mq进行有关燃料放热的简单计算。
2．热机效率的理解和环境保护。
【学习过程】
一、学习新课。
（一）燃料的热值：
1．自主学习并填空。
（1）燃料燃烧的过程是 能转化为 能的过程，人们使用的能量绝大部分还是通过 获得的。常见的燃料有 、 、 、 等，在燃烧时都会 能量。
（2）热值定义是怎么引人的？
热值定义： 叫做这种燃料的热值，用 表示，单位是 ，气体燃料热值单位是 。
（3）仔细阅读教材并表述出木柴、液化气热值的物理意义。
q＝ ，物理意义
q液化气＝ ，物理意义
（4）1kg的干木柴完全燃烧释放出 J的热量；那么质量为10kg的干木柴完全燃烧释放出 J的热量。你计算的依据是Q= ，这就是燃料燃烧放出的热量的计算公式，其中Q表示 ，m表示物体的 ，q表示 。
想一想，如果是气体燃料呢？其燃料燃烧放出的热量的计算公式： 。其中Q表示 ，V表示物体的 ，q表示 。
提示：热值是燃料的重要特性，只和燃料的 种类 有关，与 质量 和是否 完全燃烧无关。
2．展示反馈。
（1）计算4kg柴油完全燃烧释放的热量。
（2）有—箱质量为10kg木炭，其热值为3.4×10J/kg。其物理意义是　 　 ，若用掉一半，剩下的木炭的热值为 。
（3）试计算8m氢气完全燃烧释放的热量。
（二）热机效率及环境保护
1．自主学习：
（1）认真阅读课本，掌握热机燃料燃烧能量的走向。
（2）机械效率的定义是什么，我们如何定义热机效率？
如果用η表示热机效率，那么根据概念其公式可以表示η = 。
（3）快速的填一填。
①我们发现各种热机效率是不同的，蒸汽机效率只有 ，汽油机效率约是 ，柴油机效率约是 ，飞机上的喷气发动机效率能达到 。
②为合理利用能源，人们一直在 努力提高热机效率，其主要途径是 ，首先要 。其次要 。
③热机的效率能否达到100％？为什么？（说一说）
【达标检测】
一、单选题
1．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．尽量增加热机的工作时间 B．尽量增加废气带走的热量
C．尽量使用热值更大的燃料 D．尽量减少热机部件的摩擦
2．以下操作中，相应物理量的数值前后发生改变的是（　　）
A．一根导线剪掉一半，剩下导线的电阻
B．一杯牛奶喝掉一半，剩下牛奶的密度
C．一桶汽油燃烧掉一半，剩下汽油的热值
D．一瓶水喝掉一半，剩下水的比热容
3．下列关于热机效率的说法中正确的是（　　）
A．蒸汽机的效率比内燃机高
B．热机的功率越大，它的效率也一定越高
C．用来做有用功的那部分能量跟燃料燃烧放出的能量之比叫热机效率
D．用来做有用功的那部分能量跟燃料完全燃烧所放出的能量之比叫热机效率
4．关于内能的利用，下列说法正确的是（　　）
A．比热容是物质的特性，跟温度上升的多少无关
B．燃料燃烧更充分，可以增大燃料的热值
C．容易燃烧的燃料，热值一定大
D．单缸四冲程柴油机，飞轮每转1圈，柴油机对外做功1次
5．下列关于四冲程内燃机的说法中正确的是
A．一个工作循环对外做功一次 B．汽油机在吸气冲程中吸入气缸的是空气
C．压缩冲程中将内能转化为机械能 D．热机效率越高，所做的有用功就越多
6．关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（　　）
A．没有燃烧的燃料，热值等于零
B．燃料完全燃烧时，它的热值最大
C．燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
7．为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法错误的是（　　）
A．尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全
B．该冲程为做功冲程，内能转化为机械能
C．汽油在汽缸内完全燃烧，发动机效率可达100%
D．该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护
二、填空题
8．某燃气热水器使用天然气作为燃料，若使用中消耗掉0.02m3的天然气，则这些天然气完全燃烧放出的热量为___________J （q天然气=3.2×107J/m3）；如果这些热量完全被水吸收，则水的内能___________ （选填 “增大”、“不变” 或“减小”）。
9．嫦娥四号探测器在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭成功发射。火箭选用液态氢作为燃料，是因为液态氢具有较大的______。
10．在寒冷的冬季最适合用艾叶水泡脚，能有效的祛虚火、寒火，小明用热效率为50%的燃气灶将2kg的水由10℃加热到60℃，水需要吸收_______J的热量，该过程需要完全燃烧_______m3天然气。（c水=4.2×103J/(kg·℃)，q天然气=8.4×107J/m3）
11．中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。
表1
第1代 第2代 第3代 第4代
燃 料 氧气和汽油混合 偏二甲胼 煤 油 液态氢
氧化剂 四氧化二氮 液态氧 液态氧
表2
燃料 热值 燃料 热值
汽油 煤油
柴油 氢
（1）使用氢作为燃料的主要优点是：______和______；
（2）某火箭发射时携带了液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为的水加热至沸腾______？[，当地大气压为1标准大气压]
（3）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以70kW的功率匀速行驶0.5h，消耗了2kg燃料，求该发动机的效率______。
12．如图是新农村建设中广泛使用的一种小型农用柴油机，铭牌部分信息如下表所示，其中活塞行程是指一个冲程活塞移动的距离。该柴油机为单缸四冲程内燃机，压缩冲程中气缸内气体内能增加是通过_______方式实现的；正常工作1min，柴油机输出的有用功_________J，消耗柴油________kg，做功冲程中燃气对活塞的平均压力为_________N。（q柴油=4.0×107J/kg）
型号 HRO5h
活塞行程 100mm
转速 2400r/min
输出功率 8kW
效率 40%
参考答案：
1．D
2．A
3．D
4．A
5．A
6．C
7．C
8． 增大
9．热值
10． 4.2×105 0.01
11． 热值大 无污染 45％
12． 做功 ##480000 0.03##3×10-2 4000##4×103
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页