人教版物理九年级（全册）同步练习14.2热机的效率（培优卷）
一、选择题
1．在交通运输中，常用“客运效率"来反映交通工具的某项效能，“客运效率"表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率=
一个人骑电动自行车，在1.5h内行驶了30 km.其电动自行车的铭牌如下：
车型：20时(车轮直径：508 mm) 电池规格：36V12Ah(蓄电池)
整车质量：40kg 额定转速：210r/min(转/分)
外形尺寸：L1800mm×W650mm×H1100mm 充电时间：2~8h
电机：后轮驱动、直流永磁式电机 额定工作电压/电流：36V/5A
一辆载有4人的普通轿车，车的油耗为10L/100km，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比约为（ ）.(汽油的燃烧值为4.6×107J/kg，汽油的密度为0.72 ×103kg/m3，汽车发动机的效率约为30%)
A．250：1 B．75：1 C．8：1 D．25：1
2．（2023九上·礼县期末）柴油机的效率比汽油机高，是由于（ ）
A．柴油的燃烧值比汽油的燃烧值大
B．柴油的比热比汽油的比热大
C．柴油机气缸里的燃气产生的压强比汽油机里的高
D．柴油的密度比汽油的密度大
3．（2023九上·武汉开学考）最新一款无人驾驶汽车，自动驾驶时使用传感器和激光测距仪来了解周围的交通状况。该款车以的速度在一段平直的公路上匀速行驶了，消耗汽油，汽油机的效率为。在这段运动过程中，下列说法；（ ）
①所消耗汽油的质量是
②汽油完全燃烧所放出的热量是
③汽车发动机的功率是
④汽车发动机的牵引力是
A．只有正确 B．只有正确
C．只有正确 D．只有正确
4．（2023九上·青羊期末）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3.0×107J/kg，这种物质的液态比热容c=1.5×103 J/(kg·℃)，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3.0×103 J/(kg·℃)
D．该装置能量的转化效率为50%
5．（2018九上·云浮期中）小明用煤气灶烧水时，进行了如下思考，正确的是（ ）
A．煤气燃烧越充分，其热值越大
B．加热过程中水的比热容变大
C．壶内水温度升高的过程中内能减少
D．加热过程中水的比热容不变，煤气的热值不变
6．（2023九上·开州月考）某同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯用完全相同的方式分别质量都是200g的沙子和水加热。他绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图象分别如图a、图b所示。已知酒精的热值q＝3.0×107J/kg，加热时酒精灯平均每分钟消耗2.8g酒精。已知水的比热容 ，则下列说法正确的是（ ）
A．沙子的吸热能力大于水的吸热能力
B．加热2min时间内水吸收的热量Q吸水为4.2×105J
C．这2min时间内酒精灯的加热效率η为40%
D．沙子的比热容c沙约为
7．（2019九上·利辛月考）甲、乙两台汽油机，甲的功率是乙的2倍，甲的效率是30%，乙的效率是20%，那么甲、乙在相同时间内所消耗汽油质量之比为（ ）
A．3：4 B．2：3 C．3：2 D．4：3
8．（2017九上·宿州月考）甲内燃机比乙内燃机的效率高 , 表示（ ）
A．甲的功率大
B．甲燃料的热值比乙燃料的热值大
C．工作时间相同 , 甲耗油较少
D．甲用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比较大
9．（2019九上·简宁期末）有甲、乙两台汽油机，若在同一时间内甲做的有用功是乙做的有用功的2倍，甲的效率是25％，乙的效率是20％。则在同样时间内，甲、乙两汽油机消耗汽油的质量之比为（ ）
A．2：5 B．8：5 C．5：8 D．5：2
10．（2018九上·武城月考）北京国际汽车展览会于4月21-25日在北京中国国际展览中心新、老展馆同时拉开大幕．某人为了测试汽车发动机的效率，开车以60km/h的平均速度行驶了120km，用去汽油25L，已知汽油的密度为0.7×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg，发动机的功率为32kW，则该汽车发动机的效率为（ ）
A．28.6% B．36.5% C．23.6% D．38%
11．（人教版物理九年级第十四章第二节热机效率同步练习）如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（ ）
A． B．
C． D．
二、填空题
12．（2018九上·武城月考）太阳是一个巨大的能源，直接利用太阳能不会污染环境．围绕地球运转的通信卫星，其两翼安装的太阳电池板，能把 能直接转化成 能，供通信卫星使用，太阳能还可以直接转化成内能，现有一太阳能热水器，在晴天，每天可将50kg水从20℃加热到50℃，若燃烧煤气来加热这些水，则至少需要消耗掉 m3的煤气．[已知完全燃烧1m3煤气可放出3.9×107J的热量，水的比热为4.2×103J/（kg ℃）]．
13．（2023九下·临澧期中）小刚同学常听大人们牢骚说天然气质量不好，他就想测一下家中使用的天然气的热值。于是，他在家里将装有5kg水的水壶放到天然气灶上去烧，用温度计测量水从20℃加热至80℃的过程中，观察到天然气表的数字变化了0.07m3。他通过上网查阅得知他家使用的天然气灶的效率约为36%，则在这个过程中水吸收的热量是 。由此小明算出天然气的热值是 。
14．（2019九上·南海月考）某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为Scm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是 Lmm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为 pPa，飞轮l min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min
消耗汽油V L．汽油的密度ρ
kg/m3 ； 汽油的热值为 qJ/kg．则一个做功冲程中燃气对活塞做的功 ；该汽油机的效率为 ．
15．（2018九上·芜湖期中）有两台单缸四冲程柴油机，它们在做功冲程中每做功一次，对外输出的有用功相等。甲、乙两柴油机输出的有用功率之比为4：3，甲柴油机的效率为32%，乙柴油机的效率为36%，则甲、乙柴油机在相同的时间内飞轮的转数之比为 ，乙柴油机在某工作时间内消耗了10kg的柴油，则甲柴油机在相等的时间内消耗的柴油为 。
16．（2018九上·重庆月考）如图，一单缸四冲程汽油机甲，飞轮每分钟转2400转，汽油机的汽缸横截面积为30cm2，活塞冲程长50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为2.0×106Pa，则这种汽油机的功率为 W；且该汽油机一分钟消耗25g汽油，则这种汽油机的效率为 ；汽油机甲与汽油机乙的效率之比为5：4，汽油机甲的功率为乙的2.5倍，那么汽油机甲与乙每小时消耗的油量之比为 。(汽油的热值为4.6×107J/kg)。
17．（2024九上·大冶月考）如图是一台四冲程汽油机的剖面图，使汽车获得动力冲程的是 冲程；如果它的飞轮转速是3600r/min，则每秒钟对外做功 次；坚持走可持续化发展的道路，截止2023年我国处于使用状态的燃油车的数量突破3亿辆；每辆燃油车每年耗燃油1.8t，燃油车内燃机的效率平均值取35%；如果能把内燃机效率提高1%，则我国每年可以节约 t燃油。
18．（2024九上·长沙月考）汽油机和柴油机在工作过程中有较多不同，如汽油机在压缩冲程末会由火花塞点火，使汽油燃烧而引发做功冲程，而柴油机在压缩冲程末会从 中喷出雾状柴油，使柴油燃烧而引发做功冲程。甲、乙两柴油机在做功冲程中每做功一次，对外输出的有用功相等，输出的有用功功率之比为2∶3，甲柴油机的效率为32%，乙柴油机的效率为36%，乙柴油机在某工作的时间内消耗了10kg的柴油，则甲柴油机在相等的时间内消耗的柴油为 kg。
19．（2019九上·无锡月考）国庆假期中，小明同学登上了五岳之首泰山，泰山的海拔为1500m，他的质量为60kg，用了2.5h登上泰山顶，在这2.5h内他克服重力做功的平均功率是 W，假如小明同学克服重力做功而消耗的能量只由脂肪提供，在理论上可以消耗脂肪 kg。（每千克脂肪提供的能量是1.8×107J，可用q=1.8×107J/kg表示，g=10N/kg）
三、实验探究题
20．（2023九上·邢台期中）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是20g，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量，是通过 来反映的（选填“温度计上升示数”或“加热时间”）。
（2）比较不同物质的吸热能力强弱
①应选择 两图的装置进行实验，不同物质吸热的多少是通过 来反映的（选填“温度计上升示数”或“加热时间”）。
②如图丁所示，若液体a的温度曲线和液体b的温度曲线如图所示，且液体b的比热容是，液体a的比热容是 ，由此可知液体 更适合做冷却剂。
21．（2024九下·吉安期中） 如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）实验时组装如图甲、乙、丙所示的装置时，正确的安装顺序是 （选填“自上而下”或“自下而上”）；
（2）实验中，燃料完全燃烧放出的热量是通过 （选填“温度计示数”或“加热时间的长短”）来反映的。若实验要比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验；
（3）比较不同物质吸热升温的特点：
①应选择 两图进行实验；
②在燃烧同种燃料时还需要控制火力相同，所以该实验主要用 （选填“温度计示数”或“加热时间的长短”）来表示两种液体吸热的多少；
③如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图2所示，由图可看出b液体的温度升高得较慢，则 （选填“a”或“b”）液体的比热容较大；
（4）某同学用图甲装置测燃料1的热值，假设燃料完全燃烧放出的热量全部供液体a吸收。假设加热前燃料1的质量为，加热一段时间后变为，烧杯中液体a的质量为m，初温为，末温为，液体a的比热容用c表示。用以上符号表示该同学测燃料1的热值的计算式： 。
22．（2018九上·无锡月考）近几年政府推出了“汽车下乡”、“小排气量购置税减半”、“以旧换新”等政策，极大的促进了汽车行业的发展，随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭，小明的爸爸最近也购买了一辆轿车．小明利用所学的物理知识对汽车进行了一系列探索与研究活动：
（1）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甲所示的图表，请根据给出的信息，计算完全燃烧0.2kg的汽油能够获得多少的能量 ？这些能量能产生多少有用功 ？（汽油的热值为4.6×107J/kg）
（2）汽车行驶时发动机燃烧m质量的汽油，产生的牵引力为F，热机的效率是η，能使汽车前进的距离s为 （用给出物理量的符号表示距离，汽油的热值在本小题中用q表示）
（3）通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如表所示：根据表中数据所反映的规律可知，当轿车速度为120km/h时对应的制动距离是 m．
四、计算题
23．（2024九上·江汉月考）图示是李华家新装的天然气热水器，其铭牌如表所示．国家规定能效等级为2级的热水器，其热效率不低于88%．李华想通过洗澡来估测一下这款燃气热水器的能效等级是否达标，于是他将燃气热水器的温度设定在（即水从热水器流出的温度），他家所用的花洒出水量为，洗澡用时，洗澡前后查看燃气表上显示的余气量分别为和．已知进入热水器的冷水温度为[水的比热容，天然气的热值]，求：
型号
气源 天然气
额定产热水能力
能效等级 2级
净重量 38千克
外形尺寸
容积 以下
（1）消耗的天然气完全燃烧放出的热量；
（2）通过计算判定该款热水器的能效等级是否达标；
（3）该款热水器的额定产热水能力是指每分钟最多让的水升高。当水的初温和出水量与李华测试时相同，求从热水器中流出的水能达到的最高温度。
24．（2023九上·昭平期中）汽车已经进入了百姓家庭，汽车发动机的性能的好坏备受关注，在汽车发动机的设计中，既要考虑能量的有效利用，又要考虑发动机的冷却问题，汽油的热值，汽油的密度是，天然气的热值，求：
（1）汽车的冷却系统用水来给发动机降温，5kg的水在冷却系统温度升高了50℃，水吸收的热量？
（2）10L的汽油在汽车的发动机的气缸内燃烧了30min，这些汽油完全燃烧可以释放多少能量？如果发动机的输出功率是60kw，则该车的效率是多少？（发动机的效率精确到1%）
五、科普阅读题
25．（广东省清远市英德市2024-2025学年九年级上学期11月期中物理试题）人们发现内能可以做功，并制造了各种利用内能做功的机械一热机.
（1）如题图甲所示是四缸四冲程内燃机轿车，该车获得动力的原理如图乙所示，与其对应的冲程是 冲程，其能量转化是 能转化为 能.
（2）下列图像中，能大致反映内燃机做一次功气缸内气体的温度随时间变化的是 。
（3）某质量为 2t汽车匀速行驶时，受到的阻力为总重力的0.2倍，其发动机的能量流向如图丙所示，请根据给出的信息计算；完全燃烧 2kg 的汽油能够获得 J的能量，这些能量能让该汽车前进 m.(汽油的热值为 4.6×107/kg， g取 10N/kg)
（4）为节约能源，下列措施中能提高热机效率的是____。
A．尽量燃烧一些热值大的燃料 B．尽量使燃料充分燃烧
六、综合题
26．（2024九上·中山期中）随着人们生活水平的提高，汽车已经进入千家万户。它给我们的生活提供了便利，促进了社会的发展。请你解答：
（1）当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率会 （选填“升高”、“降低”成“不变”）；
（2）汽车发动机的一个工作循环包括如图1所示的四个冲程。请按一个工作循环的过程。将四个冲程图重新排序： ，图 所示的冲程是给汽车提供动力的；
（3）汽车刹车的过程中。机械能转化为 能散失到空气中；
（4）小明同学阅读了某型号汽车发动机的说明书后，将发动机的能量流向制成了如图所示的图表，请根据给出的信息计算：完全燃烧0.3kg的汽油能够获得 J的能量，这些能量产生 J的有用功；（汽油的热值为4.6×107J/kg）
（5）在（4）中汽油完全燃烧释放出的热量可以使100kg的水从30℃升高到 ℃。（c水=4.2×103J/（kg ℃）
27．（2024九下·广州月考） 如图 所示是质量是 200g 固体的熔化实验装置和根据实验数据绘制出的曲线图，试管中的该物质在熔化过程持续 min，在第 3min 时的内能 第 6min 时的内能（填“大于”、“小于”或“等于”）；该物质如果从开始记录到刚沸腾时，完全燃烧了热值为 3.0×107J/kg 的酒精 0.005kg，该物质液态时的比热容为 1.5×103J/(kg.℃），且认为单位时间内该物质吸收热量一定，根据图像信息和相关知识，计算出此过程中热转化效率是 %；实验结束后熄灭酒精灯，烧杯中的水还要再沸腾一小会儿，原因是： 。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】密度公式及其应用；燃料的热值
【解析】【解答】①已知U=36V， I=5A ， t=1.5h=5400s
则电动车消耗的行驶30千米消耗的能量：W1=UIt=36V×5A×5400s=9.72×105J；
电动车的客运效率：
②轿已知：q=4.6×107J/Kg，ρ=0.72×103kg/m3，V=10L=1×10-2m3；
轿车行驶100千米所消耗的汽油质量：m=ρV=0.72×103kg/m3×1×10-2m3=7.2kg；
轿车行驶100千米所消耗能量：Q=mq=7.2kg×4.6×107J/Kg=3.312×108J；
轿车的客运效率：；
两者的客运效率之比：。
故选：D。
【分析】先求出普通电动车1.5小时内行驶了30km消耗的电能和轿车行驶100千米消耗的能量。
然后利用题目中告诉的运载人数，即可计算出普通轿车和电动车客运效率，从而得到两者之比。
2．【答案】C
【知识点】密度及其特性；比热容；燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】柴油机的效率比汽油机的效率高说明柴油机损耗的能量比汽油机损耗的能量少，是因为柴油机在压缩冲程，压缩的程度比汽油机大，燃烧更充分，燃气产生的压强更大，转化成的有用功更多，C符合题意，ABD不符合题意；
故答案为：C.
【分析】柴油机在压缩冲程，压缩的程度比汽油机大，燃烧更充分，燃气产生的压强更大，转化成的有用功更多，柴油机的效率比汽油机的效率高。
3．【答案】C
【知识点】密度公式及其应用；功率的计算；燃料的热值；功的计算及应用
【解析】【解答】①消耗汽油的质量：m=ρV=0.75×103kg/m3×1.6×10-3kg=1.2kg，故①正确；
②汽油放出的热量：Q=qm=4.6×107J/kg×1.2kg=5.52×107J；，故②错误；
③发动机做的功：W=Qη=5.52×107J×30%=1.656×107J，
发动机的工作时间为：
则发动机的功率：，故③正确；
④发动机的牵引力：，故④错误。
则正确的是①③。
故选C。
【分析】①根据m=ρV计算汽油的质量；
②根据Q=qm计算汽油放出的热量；
③根据W=Qη计算发动机做的功，根据计算发动机的工作时间，根据计算发动机的功率；
④根据计算发动机的牵引力。
4．【答案】D
【知识点】温度、热量与内能的关系；比热容；热量的计算；燃料的热值
【解析】【解答】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，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，从开始加热（A点）到开始熔化（B点）用时3分钟，晶体熔化的时间（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，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，Q固=1.5Q液 ①
AB段升高的温度为
CD段升高的温度为
根据 ，结合①，则有
该物质固态时的比热容为
C正确，不符合题意；
D．CD段（加热2 min）吸收的热量为Q液=cm(t﹣t0)=1.5×103J/(kg·℃)×0.1kg×40℃=6×103J
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
4g酒精完全燃烧放出的热量Q放=m酒精q=0.004kg×3.0×107J/kg=1.2×105J
这种装置能量的转化效率
D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】物体吸收热量后，内能增大；相同的加热器，加热时间相同，物体吸收的热量相同；根据物体吸收热量相同，结合比热容的关系，计算未知液体的比热容；根据物体的比热容、质量和温度差的乘积计算热量；根据燃料的质量和热值的乘积计算放出的总热；根据吸收的热量和总热的比值，计算热效率。
5．【答案】D
【知识点】热传递改变物体内能；比热容；燃料的热值
【解析】【解答】A. 热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料燃烧是否充分等无关，故A错误，不符合题意；
B.
比热是物质的一种特性，它只与物质的种类和状态有关，与是否吸热无关，故B错误，不符合题意；
C.
壶内水温度升高的过程中内能增加，故C错误，不符合题意；
D.
加热过程中水的种类和状态不变，所以比热容不变；煤气的种类也不变所以，热值也不变，故D正确，符合题意。
故答案为：D。
【分析】（1）热值：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；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、燃烧是否充分等无关；
（2）比热是物质的一种特性，它只与物质的种类和状态有关，与物质的体积、质量、位置、温度、是否吸热或放热无关，只要物质的种类和状态相同，比热就相同；
（3）内能与温度有关：物体的温度升高，内能增大，温度降低，内能减小。
6．【答案】D
【知识点】比热容；热机的效率；比较不同物质吸热的情况实验
【解析】【解答】A．加热时间相同，水和沙子吸收的热量相同，沙子的温度差大，根据 ，水的比热容大，水的吸热能力大于沙子的吸热能力，故A错误；
B．根据图b，加热2min水温度差为：
水吸收的热量
，故B错误；
C．加热2min时间内消耗酒精的质量：
酒精完全燃烧放出的热量：
酒精灯的加热效率，故C错误；
D．相同酒精灯，燃烧相同时间，放出的热量相同，则在2min的时间内，沙子吸收的热量：
由图a可知加热2min，沙子的温度为，
沙子的质量m沙=200g=0.2kg，
计算沙子的比热容：，故D正确。
故选D。
【分析】质量和吸收热量相同时，比热容越大， 温度差越小；根据Q=cmΔt，计算吸收的热量；利用Q=mq，计算燃料放出的热量，根据，计算热效率；利用热量相等，计算比热容。
7．【答案】D
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】甲的功率是乙的2倍，在相同时间内，甲的功是乙做功的2倍，若乙做功为W，甲为2W，
根据热机效率，放出的总热量为，，
消耗的燃料比为：。
故答案为：D.
【分析】根据物体的功率和时间计算功的大小，根据有用功和效率计算消耗的燃料的比值。
8．【答案】D
【知识点】功率的概念；热机的效率
【解析】【解答】A、热机效率的高低和功率的大小没有直接的联系，A不合题意；
B、甲的效率高说明汽油的化学能转化为机械能的百分比大，与燃料的热值无关，B不合题意；
C、做相同的功，甲耗油较少，与工作时间无关，C不合题意；
D、甲用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所放出的能量的比值比乙大，D符合题意 .
故答案为：D .
【分析】热机的效率指用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所放出的能量的比值，功率表示做功的快慢 .
9．【答案】B
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】由热机效率公式可得 : 得：，，
所以，
又因为Q＝qm，则甲、乙两机消耗的汽油质量之比是8:5。
故答案为：B。
【分析】根据甲、乙所做的有用功，与它们的效率，利用热机效率公式，即可求出甲、乙两机消耗的总能量之比 , 即汽油质量之比。
10．【答案】A
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】汽车行驶的速度：v＝60km/h，汽车行驶时间：v＝ ；
t＝ ＝2h＝7200s，
发动机对汽车做的功：W＝Pt＝32×103W×7200s＝2.304×108J，
汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝ρvq＝0.7×103kg/m3×25×10 3 m3×4.6×107J/kg＝8.05×108J，
汽车发动机的效率：η＝ ＝28.6%.
故答案为：A.
【分析】路程和速度的比值计算时间，利用功率和时间的乘积计算有用功，根据密度和体积的乘积计算质量，质量和热值的乘积计算燃烧放出的热，结合有用功和总热的比值计算热机效率。
11．【答案】C
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】由能流图可知：燃料完全燃烧放出的热量为E，有用机械能即有用功为E2，所以内燃机的效率可表示为 ．故选C．
【分析】热机的机械效率是指有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值．
12．【答案】太阳；电；0.16
【知识点】热量的计算；燃料的热值
【解析】【解答】因太阳能电池是通过光电转换装置把太阳能直接转化为电能，故答案为：太阳、电；
Q水吸=cm△t=4.2×103J/（kg ℃）×50kg×（50℃﹣20℃）=6.3×106J，
则需要消耗的煤气为6.3×106J÷（3.9×107J/m3）=0.16m3，
故答案为：太阳；电；0.16．
【分析】太阳能电池板可以把太阳能转化为电能，利用水的比热容、质量和温度差计算水的吸热，结合燃料的热值和水的吸热计算消耗燃料的质量。
13．【答案】1.26×106J；5×107J/m3
【知识点】热量的计算；燃料的热值
【解析】【解答】（1）水吸收的热量：Q吸=c水m（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×5kg×（80℃-20℃）=1.26×106J；
（2）天然气放出的热量，
天然气的热值。
【分析】（1）根据Q吸=cm（t-t0）计算水吸收的热量；
（2）根据计算天然气放出的热量，根据可求出天然气的热值。
14．【答案】pSL×10-7J； ×100%
【知识点】热机的效率；有关热机的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】由题可知，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强p=pPa，
燃气对活塞的平均压力为：F=pS=pPa×S×10-4m2=pS×10-4N，
一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W=Fs=pS×10-4N×0.001Lm=pSL×10-7J；所用汽油的质量为：m=ρkg/m3 ×V×10-3m3=ρV×10-3kg，
汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=ρV×10-3kg×qJ/kg=ρVq×10-3J，
飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动1800周，要对外做功
次=900次，
燃气对活塞做的总功为W总=900 pSL×10-7J，
该汽油机的效率η= 。
【分析】根据F=pS求出燃气对活塞的平均压力，再根据W=Fs求出一个做功冲程中燃气对活塞做的功；根据m=ρV和Q=mq求出汽油完全燃烧放出的热量，再根据飞轮每转两圈对外做功一次，求出对外做功的次数，从而求出燃气对活塞做的总功，最后根据热机效率公式计算出该汽油机的效率η.
15．【答案】4：3；15kg
【知识点】热机的效率；热机的四个冲程；有关热机的计算
【解析】【解答】（1）单缸四冲程柴油机，1个工件循环包括4个冲程，飞轮转2圈，对外做功1次。设甲乙柴油机在相同的时间t（单位秒）飞轮的转数分别为n甲、n乙，则每秒对外做功次数分别为： ×n甲和 n乙，由已知，在做功冲程中每做功一次，对外输出的有用功W相等，故在相同的时间t（单位秒）甲乙柴油机对外做的功分别为： ×n甲×W和 n乙×W，根据P= ，又甲、乙两柴油机输出的有用功率之比为4：3，故有： = ： =4：3，故甲、乙柴油机在相同的时间内飞轮的转数之比为： = ；（2）由（1）知，在相等的时间内甲乙柴油机对外做的功之比为： = ×n甲×W： n乙×W= ------①，因柴油机的效率为：η= = ，故m= ，结合①式，因此有： = = = × ，故甲柴油机在相等的时间内消耗的柴油为：m甲= ×m甲= × ×10kg=15kg。
【分析】单缸四冲程柴油机，1个工件循环包括4个冲程，飞轮转2圈，对外做功1次，根据 = ： =4：3，可求出飞轮的转数之比，利用 = = = × 代入已知数据，即可得消耗的柴油.
16．【答案】6000；31%；2：1
【知识点】热机的效率；热机的四个冲程；有关热机的计算
【解析】【解答】 (1)因为P＝2.0×106Pa，S＝30cm2＝30×10 4m2，所以根据公式p＝ ，燃气对活塞的平均压力为：F＝PS＝2.0×106Pa×30×10 4m2＝6000N；因为飞轮转2400转做功次数为 次＝1200次，s＝50mm＝50×10 3m，所以做一次功W＝Fs＝6000N×50×10 3m＝300J，1min做的功为W＝300J×1200＝360000J，则P＝ ＝6000W；(2)发动机所做的功W总＝360000J，汽油完全燃烧放出的热量Q放＝mq＝0.025kg×4.6×107J/kg＝1150000J，则η＝ ×100% 31%；（3）由题知，P甲：P乙＝5：2，η甲：η乙＝5：4，由W＝Pt，Q＝mq及η＝ 得，η＝ ，则 .
【分析】 根据压强计算公式p=求出活塞上的压力，利用W=Fs求出活塞运动一次所做的功；再根据飞轮的转速可求汽油机1s做功的次数；根据功率W=Pt求出汽油机1min做的功，在对应的时间内燃料完全燃烧放出的热量，利用η=即可求出效率；弄清有效功率和总功率的区别及总功率和有效功率的关系，并利用公式将甲、乙的耗油量分别表示出来.
17．【答案】做功；30；1.5×107
【知识点】热机的效率；热机的四个冲程
【解析】【解答】（1）四冲程内燃机包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，进气门、排气门都关闭，活塞正向上运动，则是做功冲程，将内能转化为机械能，做功冲程使汽车获得动力。
（2）四个冲程汽油机每个循环飞轮转2圈，活塞往复运动2次，对外做功1次；已知飞轮的转速为3600r/min，所以此汽油机飞轮每秒钟转60圈，对外做功30次。
（3）内燃机效率提高后为
内燃机有用功为
因为内燃机效率提高前后有用功是相同的，则有每辆汽车
故
则每辆汽车每年节约燃油为
所以我国每年可以节约的燃油为
【分析】1、四冲程内燃机包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，根据进气门排气门是打开还是关闭，以及活塞向上运行还是向下运行来判断该图是哪个冲程。进气门、排气门都关闭，活塞正向上运动，则是做功冲程。进气门打开，排气门关闭则是吸气冲程，进气门排气门都关闭，活塞向下运行则是压缩冲程，进气门关闭而排气门打开则是排气冲程。
2、四个冲程汽油机每个循环飞轮转2圈，活塞往复运动2次，对外做功1次；已知飞轮的转速为3600r/min，所以此汽油机飞轮每秒钟转60圈，对外做功30次。
3、效率提高了但有用功相同，可得出提高效率后燃油质量与原来质量关系，再计算每年节约燃油质量。
18．【答案】喷油嘴；7.5
【知识点】热机的效率；热机的四个冲程
【解析】【解答】柴油机在压缩冲程末会从喷油嘴中喷出雾状柴油，使柴油燃烧而引发做功冲程。
设甲乙柴油机在相同的时间t（单位秒）飞轮的转数分别为n甲、n乙，则每秒对外做功次数分别为和；在做功冲程中每做功一次，对外输出的有用功W相等，故在相同的时间内，甲乙柴油机对外做的功分别为和，甲、乙两柴油机输出的有用功率之比为2∶3，则，
可得甲、乙柴油机在相同的时间内飞轮的转数之比为：，
在相等的时间内甲乙柴油机对外做的功之比为：①，
因柴油机的效率为：，
故，结合①式，因此有：，
故甲柴油机在相等的时间内消耗的柴油为：。
【分析】柴油机气缸顶端有个喷油嘴，在压缩冲程末会从喷油嘴中喷出雾状柴油；
设甲乙柴油机在相同的时间t（单位秒）飞轮的转数分别为n甲、n乙，根据 1个工件循环包括4个冲程，飞轮转2圈，对外做功1次，表示出在相同的时间内，甲乙柴油机对外做的功；根据 结合输出的有用功功率之比为2∶3， 可求出甲、乙柴油机在相同的时间内飞轮的转数之比；根据可求出甲柴油机在相等的时间内消耗的柴油。
19．【答案】100；0.05
【知识点】功率的计算；燃料的热值；重力及其大小的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】由G=mg，可得人的重力：G=mg=60kg×10N/kg=600N，
人克服重力做的总功：W=Gh=600N×1500m=900000J=9×105J；
人做功的平均功率： 由题知，人克服重力做功而消耗的能量只由脂肪提供，即：Q=W=9×105J，
∵Q=mq，
∴理论上消耗脂肪质量：
故答案为：100；0.05。
【分析】根据重力和高度的乘积计算做功多少，利用功和时间的乘积计算功率，利用能量和热值计算消耗的质量。
20．【答案】甲、乙；温度计上升示数；甲丙；加热时间；2.1×103；b
【知识点】燃料的热值；比较不同物质吸热的情况实验
【解析】【解答】（1）在实验中选取的燃料种类是不同的，要比较不同燃料的热值，其他实验条件相同。故应选甲、乙进行对比探究。
质量相同的同种液体，升高的温度越大，说明吸收的热量越多，说明燃料燃烧放出的热量就越多。这里，燃料燃烧放出热量的多少是通过转换法得知的。
（2）比较不同物质的吸热能力，应该选取种类不同的物质进行探究，其他实验条件相同。故应选甲丙进行对比探究。
在加热条件完全相同时，加热时间越长，燃料燃烧产生的热量就越多，物质吸收的热量就越多。
两种液体的质量相同，温度相同，他们的温度都升高到60℃时，a需要的加热时间为10min，b需要的加热时间为20min。对 b的加热时间是a的2倍，即b吸收的热量是a的2倍，根据可知，b的比热容是a的2倍，则a的比热容是
比热容大的物质在相同条件下，升温时吸收的热量多；吸收相同热量时升高的温度小。故物质b适合作冷却剂。
【分析】(1)应控制被加热液体的种类相同而燃料不同；燃料完全燃烧释放的热量可以通过液体温度计示数变化来反应；
(2) ①比较不同物质吸热升温的特点，应控制燃料相同而吸热物质不同；
根据转换法，物质吸收热量的多少可以通过用相同的加热器加热，比较加热时间的长短来反应；
②根据吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，得出温度升高(60°℃-20°℃)时a、b用时相
m△t 同，根据转换法和c=，在质量和升高温度相同
的情况下，比热容c与Q成正比求液体a的比热容。
21．【答案】（1）自下而上
（2）温度计示数；甲乙
（3）甲丙；加热时间的长短；b
（4）
【知识点】温度、热量与内能的关系；比热容；燃料的热值
【解析】【解答】(1) 第1空、 酒精灯需用外焰加热，所以要先放好酒精灯，再固定铁圈的高度；而温度计的玻璃泡要全部浸没到液体中，但不能碰到容器壁和容器底，所以放好烧杯后，再调节温度计的高度，即按照自下而上的顺序进行。故该空填“ 自下而上 ”；
(2) 第1空、 实验中燃料完全燃烧放出的热量，是通过液体吸热后温度的变化即温度计实数来反映的。故该空填“ 温度计示数 ”；
第2空、 根据控制变量法，质量相同的同种液体吸收不同的热量后升高的温度不同，为了比较不同燃料的热值，应选择燃料不同但液体相同的装置，即甲、乙两图进行实验。故该空填“ 甲、乙 ”；
(3)① 第1空、 为了比较不同物质吸热升温的特点，应选择相同燃料但液体不同的实验装置，即甲、丙两图进行实验。故该空填“ 甲、丙 ”；
② 第2空、 为了使两种液体在相同的时间内吸收相同的热量，在燃烧同种燃料时，还需要控制火力相同，所以，该实验主要用加热时间的长短来表示两种液体吸热的多少，这种方法是转换法。故该空填“ 加热时间的长短 ”；
③ 第3空、 吸热后它们的温度随时间变化的图像如图2所示，质量和初始温度均相同的a、b两种液体，温度升高慢的比热容大，所以，b液体的比热容较大。故该空填“ b ”；
(4) 第1空、 水吸收的热量为 酒精灯放出的热量为
燃烧酒精的质量为
由 可得酒精的热值为
。故该空填“ ”。
【分析】 首先明确实验装置的组装顺序为自下而上。实验中通过温度计示数反映燃料完全燃烧放出的热量。比较不同燃料的热值用甲、乙图，比较不同物质吸热升温特点用甲、丙图，实验中用加热时间长短来表示液体吸热多少，运用了转换法。通过图像分析得出 b 液体比热容大。最后计算酒精热值时，根据水吸收的热量和燃料燃烧放出热量的关系求出燃烧酒精的质量，进而算出酒精的热值。
22．【答案】（1）30%；2.76×106J
（2）
（3）72
【知识点】功率的计算；热量的计算；热机的效率
【解析】【解答】(1)汽油的热值为4.6×107J/kg，完全燃烧0.2kg的汽油产生的热量：Q放＝mq＝0.2kg×4.6×107J/kg＝9.2×106J，由图可知，有用功的能量：100% 30% 33% 7%＝30%，因为η＝30%；因此产生的有用功：W＝Q放×30%＝9.2×106J×30%＝2.76×106J，(2)由题意知：汽车行驶时发动机产生的牵引力是F，燃烧汽油的质量为m，汽油的热值是q，汽油机的效率为η，汽车通过的距离设为S.由此可以得到完全燃烧质量为m的汽油产生的总能量：Q＝mq，有效利用的能量：Q有＝Qη＝mqη ①，有效利用的能量对汽车做功，即W＝Q有 ②，牵引力对汽车做的功W＝FS ③，联立①②③式解得：S＝ .(3)通过对1、2、3、4的分析可知速度越大制动距离越大，即制动距离一定与速度有关，但明显不是正比关系。故可以想到可能与速度的平方成正比，通过计算可知制动距离的确与速度的平方成正比：则由 得：120km/h的制动距离为72m.
【分析】（1）用公式Q=qm求出汽油完全燃烧放出的热量；由能流图得出转化为有用功的能量占总能量的比值，得出内燃机的效率；根据W=Q放×30%求出有用功.
（2）利用W=Pt求发动机做功大小；当汽车匀速运动时，牵引力等于摩擦力，此时机车的功率P=fv.
（3）汽车行驶时做的有用功可以利用W=FS来表示，汽车消耗的总能量Q可以用：Q=mq表示，利用内燃机的效率将两者联系起来，从而可以表示出汽车前进的距离.
23．【答案】解：（1）由洗澡前后燃气表显示的余气量可得，消耗天然气的体积为：
所以消耗的天然气完全燃烧放出的热量为：
（2）由题知，洗澡时花洒出水量6kg/min，用时15min，所以洗澡用水的质量为：
洗澡时进入热水器的水吸收的热量为：
热水器的热效率为：
所以这款天然气热水器达到能效二级标准。
（3）热水器的额定产热水能力为12kg/min，即每分钟流出热水质量，当热水器在额定出水时，水吸收的热量为：
测试时，出水量为6kg/min，则每分钟流出热水质量，当热水器在额定出水情况下，水吸收的热量全部用来给测试时水吸收热量时，流出水温最高，由可得测试时，水从热水器中流出的最高温度为：
答：（1）消耗的天然气完全燃烧放出的热量为；
（2）通过计算可知该款热水器的效率为94.5%，能效等级达标；
（3）从热水器中流出的水能达到的最高温度为55℃。
【知识点】比热容；燃料的热值；热机的效率
【解析】【分析】（1）根据求出天然气完全燃烧放出的热量；
（2）利用花洒出水量与时间求出洗澡用水的质量，根据求出水吸收的热量，利用求出热水器的热效率；
（3）根据求出热水器在额定出水时，水吸收的热量，再根据求出水从热水器中流出的最高温度。
24．【答案】（1）解： 水吸收的热：
（2）解： 10L汽油的体积：
质量：
完全燃烧的出的热量：
汽油燃烧的时间：
发动机做的功：
该车的效率：
【知识点】功率的计算；热量的计算；燃料的热值
【解析】【分析】（1）根据公式 计算水吸收的热量。
（2）首先根据 计算出燃烧汽油的质量，再根据 计算汽油燃烧放出的热量。接下来根据W=Pt计算发动机做的功，根据 计算该车的效率。
25．【答案】（1）做功；内能；机械能
（2）D
（3）9.2×107；5750
（4）B
【知识点】燃料的热值；热机；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）根据乙图可知，试管内的气体推动活塞，将内能转化为机械能，和热机的做功冲程的能量转化相同；
（2）内燃机做功的过程中，内能减小，温度降低，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
（3） 完全燃烧 2kg 的汽油能够获得的能量：Q=mq=2kg×4.6×107/kg=9.2×107J；
输出的机械能：W=（1-33%-35%-7%）Q=25%×9.2×107J=2.3×107J；
汽车受到的阻力：f=0.2G=0.2×2000kg×10N/kg=4000N；
那么汽车前进的距离：。
（4）热值大小不影响热机的效率，而燃料充分燃料，减小热量的浪费，可以提高热机效率，故A错误，B正确。
故选B。
【分析】（1）根据乙图描述的过程确定能量转化，而热机的压缩冲程，将机械能转化为内能；做功冲程，将内能转化为机械能。
（2）根据做功过程中气缸内的温度变化分析；
（3）根据Q=mq计算汽油燃烧放出的热量，再根据图片计算输出的机械能，根据f=0.2G计算汽车受到的阻力，最后根据计算汽车前进的距离。
（4）根据热机效率的影响因素分析判断。
26．【答案】（1）降低
（2）丙、甲、丁、乙；丁
（3）内
（4）；
（5）62.9
【知识点】比热容；燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】（1）冒“黑烟”说明燃料燃烧不充分，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量的比值变小，效率降低。
综上 第1空、 降低；
（2）一个汽车的正确冲程为进气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，其中丙进气口打开属于进气冲程，甲活塞向上移动属于压缩冲程，丁火花塞点燃，活塞向上移动，属于做功冲程，乙排气口打开，属于排气冲程，所以正确的顺序为丙甲丁乙；给汽车提供动力的是丁图。
综上 第1空、丙、甲、丁、乙； 第2空、丁。
（3）汽车刹车的过程，机械能转化为内能，内能散失到空气中。
综上 第1空、 丙；
（4） 汽油的热值为4.6×107J/kg ，根据可计算完全燃烧0.3kg的汽油能够获得的能量
；输出的有用功占总能量的比例为=30%，所以产生的有用功为；
综上 第1空、；第2空、.
（5）据题可知有用功为J，根据热量计算公式可计算汽油完全燃烧释放出的热量使水升高的温度，所以水从30℃升高到
。
综上 第1空、 62.9.
【分析】1、汽油机四个冲程包括：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，根据特点进行识别。
吸气冲程特点：进气后打开，排气口关闭，活塞下移；压缩冲程：进气后关闭，排气口关闭，活塞上移，能量转化为机械能转化为内能，气缸内空气内能增加；做功冲程：进气后关闭，排气口关闭，火花塞点燃，高温高压的气体推动活塞下移，气体内能减小，能量转化为内能转化为机械能；排气冲程：进气后关闭，排气口打开，活塞上移，排除废气。
2、热机转速和做功的关系，热机转2次，对应一次做功，对应四个冲程。
3、物质的热值为单位质量燃料完全燃烧释放的能量，是物质的基本属性；只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关。公式为Q=mq。
4、热量的计算：公式为Q=cmΔt，所以吸收或者释放相同的热量，水比热容大，温度变化低，应用：冷水降温、温水保温.
（1）汽车发动机工作时将内能转化为机械能，冒“黑烟”说明燃料燃烧不充分，做相同的有用功，消耗的燃料增多，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量的比值变小，效率降低。
（2）[1]，甲图中的两个阀门都关闭，活塞向上运动，是第二个冲程压缩冲程；乙图中的进气阀门关闭，排气阀门打开，活塞向上运动，是第四个冲程排气冲程；丙图中进气阀门打开，排气阀门关闭，活塞向下运动，是第一个冲程吸气冲程；丁图中的两个阀门都关闭，活塞向下运动，火花塞点火，是第三个冲程做功冲程，故先后顺序为丙、甲、丁、乙。
[2]因为做功冲程将内能转化为机械能是丁图，所以给汽车提供动力的是丁图。
（3）汽车刹车的过程，能量从机械能转化为内能，内能散失到空气中。
（4）[1]由知道，完全燃烧0.3kg的汽油能够获得的能量
[2]由图知道，输出的有用功占总能量的比例为
100%-33%-30%-7%=30%
即效率为
η=30%
产生的有用功为
（5）由知道，汽油完全燃烧释放出的热量使水升高的温度
即水从30℃升高到
27．【答案】3；小于；32；石棉网的温度高于水的沸点，水要继续吸热
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】 （1）由图乙可知，BC段为固体熔化过程，第3分钟开始，第6分钟结束，故持续了3分钟。
熔化过程吸热，温度不变，内能增加，故第3min时的内能小于第6min时的内能。
（2）酒精放出的总热量为，
从图象上可知，物质在CD段，属于液态，温度由50℃升高到90℃，物质在CD段吸收的热量，
即物质2min吸热，
从开始记录到刚沸腾时共加热8min，单位时间内该物质吸收热量一定，
故整个过程物质共吸热，
故此过程中热转化效率。
（3）实验结束后熄灭酒精灯，烧杯中的水还要再沸腾一小会儿，石棉网的温度高于水的沸点，水要继续吸热。
【分析】 （1）由图乙可知，BC段为固体熔化过程；晶体熔化时持续吸热，内能增加，但温度不变。
（2）利用Q放=mq求得酒精完全燃烧放出的总热量，单位时间内该物质吸收热量一定，据此求得整个过程物质吸收的热量，进一步求得此过程中热转化效率。
（3）液体沸腾的条件：温度达到沸点，继续吸热。
1 / 1人教版物理九年级（全册）同步练习14.2热机的效率（培优卷）
一、选择题
1．在交通运输中，常用“客运效率"来反映交通工具的某项效能，“客运效率"表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率=
一个人骑电动自行车，在1.5h内行驶了30 km.其电动自行车的铭牌如下：
车型：20时(车轮直径：508 mm) 电池规格：36V12Ah(蓄电池)
整车质量：40kg 额定转速：210r/min(转/分)
外形尺寸：L1800mm×W650mm×H1100mm 充电时间：2~8h
电机：后轮驱动、直流永磁式电机 额定工作电压/电流：36V/5A
一辆载有4人的普通轿车，车的油耗为10L/100km，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比约为（ ）.(汽油的燃烧值为4.6×107J/kg，汽油的密度为0.72 ×103kg/m3，汽车发动机的效率约为30%)
A．250：1 B．75：1 C．8：1 D．25：1
【答案】D
【知识点】密度公式及其应用；燃料的热值
【解析】【解答】①已知U=36V， I=5A ， t=1.5h=5400s
则电动车消耗的行驶30千米消耗的能量：W1=UIt=36V×5A×5400s=9.72×105J；
电动车的客运效率：
②轿已知：q=4.6×107J/Kg，ρ=0.72×103kg/m3，V=10L=1×10-2m3；
轿车行驶100千米所消耗的汽油质量：m=ρV=0.72×103kg/m3×1×10-2m3=7.2kg；
轿车行驶100千米所消耗能量：Q=mq=7.2kg×4.6×107J/Kg=3.312×108J；
轿车的客运效率：；
两者的客运效率之比：。
故选：D。
【分析】先求出普通电动车1.5小时内行驶了30km消耗的电能和轿车行驶100千米消耗的能量。
然后利用题目中告诉的运载人数，即可计算出普通轿车和电动车客运效率，从而得到两者之比。
2．（2023九上·礼县期末）柴油机的效率比汽油机高，是由于（ ）
A．柴油的燃烧值比汽油的燃烧值大
B．柴油的比热比汽油的比热大
C．柴油机气缸里的燃气产生的压强比汽油机里的高
D．柴油的密度比汽油的密度大
【答案】C
【知识点】密度及其特性；比热容；燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】柴油机的效率比汽油机的效率高说明柴油机损耗的能量比汽油机损耗的能量少，是因为柴油机在压缩冲程，压缩的程度比汽油机大，燃烧更充分，燃气产生的压强更大，转化成的有用功更多，C符合题意，ABD不符合题意；
故答案为：C.
【分析】柴油机在压缩冲程，压缩的程度比汽油机大，燃烧更充分，燃气产生的压强更大，转化成的有用功更多，柴油机的效率比汽油机的效率高。
3．（2023九上·武汉开学考）最新一款无人驾驶汽车，自动驾驶时使用传感器和激光测距仪来了解周围的交通状况。该款车以的速度在一段平直的公路上匀速行驶了，消耗汽油，汽油机的效率为。在这段运动过程中，下列说法；（ ）
①所消耗汽油的质量是
②汽油完全燃烧所放出的热量是
③汽车发动机的功率是
④汽车发动机的牵引力是
A．只有正确 B．只有正确
C．只有正确 D．只有正确
【答案】C
【知识点】密度公式及其应用；功率的计算；燃料的热值；功的计算及应用
【解析】【解答】①消耗汽油的质量：m=ρV=0.75×103kg/m3×1.6×10-3kg=1.2kg，故①正确；
②汽油放出的热量：Q=qm=4.6×107J/kg×1.2kg=5.52×107J；，故②错误；
③发动机做的功：W=Qη=5.52×107J×30%=1.656×107J，
发动机的工作时间为：
则发动机的功率：，故③正确；
④发动机的牵引力：，故④错误。
则正确的是①③。
故选C。
【分析】①根据m=ρV计算汽油的质量；
②根据Q=qm计算汽油放出的热量；
③根据W=Qη计算发动机做的功，根据计算发动机的工作时间，根据计算发动机的功率；
④根据计算发动机的牵引力。
4．（2023九上·青羊期末）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3.0×107J/kg，这种物质的液态比热容c=1.5×103 J/(kg·℃)，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3.0×103 J/(kg·℃)
D．该装置能量的转化效率为50%
【答案】D
【知识点】温度、热量与内能的关系；比热容；热量的计算；燃料的热值
【解析】【解答】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，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，从开始加热（A点）到开始熔化（B点）用时3分钟，晶体熔化的时间（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，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，Q固=1.5Q液 ①
AB段升高的温度为
CD段升高的温度为
根据 ，结合①，则有
该物质固态时的比热容为
C正确，不符合题意；
D．CD段（加热2 min）吸收的热量为Q液=cm(t﹣t0)=1.5×103J/(kg·℃)×0.1kg×40℃=6×103J
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
4g酒精完全燃烧放出的热量Q放=m酒精q=0.004kg×3.0×107J/kg=1.2×105J
这种装置能量的转化效率
D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】物体吸收热量后，内能增大；相同的加热器，加热时间相同，物体吸收的热量相同；根据物体吸收热量相同，结合比热容的关系，计算未知液体的比热容；根据物体的比热容、质量和温度差的乘积计算热量；根据燃料的质量和热值的乘积计算放出的总热；根据吸收的热量和总热的比值，计算热效率。
5．（2018九上·云浮期中）小明用煤气灶烧水时，进行了如下思考，正确的是（ ）
A．煤气燃烧越充分，其热值越大
B．加热过程中水的比热容变大
C．壶内水温度升高的过程中内能减少
D．加热过程中水的比热容不变，煤气的热值不变
【答案】D
【知识点】热传递改变物体内能；比热容；燃料的热值
【解析】【解答】A. 热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料燃烧是否充分等无关，故A错误，不符合题意；
B.
比热是物质的一种特性，它只与物质的种类和状态有关，与是否吸热无关，故B错误，不符合题意；
C.
壶内水温度升高的过程中内能增加，故C错误，不符合题意；
D.
加热过程中水的种类和状态不变，所以比热容不变；煤气的种类也不变所以，热值也不变，故D正确，符合题意。
故答案为：D。
【分析】（1）热值：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；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、燃烧是否充分等无关；
（2）比热是物质的一种特性，它只与物质的种类和状态有关，与物质的体积、质量、位置、温度、是否吸热或放热无关，只要物质的种类和状态相同，比热就相同；
（3）内能与温度有关：物体的温度升高，内能增大，温度降低，内能减小。
6．（2023九上·开州月考）某同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯用完全相同的方式分别质量都是200g的沙子和水加热。他绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图象分别如图a、图b所示。已知酒精的热值q＝3.0×107J/kg，加热时酒精灯平均每分钟消耗2.8g酒精。已知水的比热容 ，则下列说法正确的是（ ）
A．沙子的吸热能力大于水的吸热能力
B．加热2min时间内水吸收的热量Q吸水为4.2×105J
C．这2min时间内酒精灯的加热效率η为40%
D．沙子的比热容c沙约为
【答案】D
【知识点】比热容；热机的效率；比较不同物质吸热的情况实验
【解析】【解答】A．加热时间相同，水和沙子吸收的热量相同，沙子的温度差大，根据 ，水的比热容大，水的吸热能力大于沙子的吸热能力，故A错误；
B．根据图b，加热2min水温度差为：
水吸收的热量
，故B错误；
C．加热2min时间内消耗酒精的质量：
酒精完全燃烧放出的热量：
酒精灯的加热效率，故C错误；
D．相同酒精灯，燃烧相同时间，放出的热量相同，则在2min的时间内，沙子吸收的热量：
由图a可知加热2min，沙子的温度为，
沙子的质量m沙=200g=0.2kg，
计算沙子的比热容：，故D正确。
故选D。
【分析】质量和吸收热量相同时，比热容越大， 温度差越小；根据Q=cmΔt，计算吸收的热量；利用Q=mq，计算燃料放出的热量，根据，计算热效率；利用热量相等，计算比热容。
7．（2019九上·利辛月考）甲、乙两台汽油机，甲的功率是乙的2倍，甲的效率是30%，乙的效率是20%，那么甲、乙在相同时间内所消耗汽油质量之比为（ ）
A．3：4 B．2：3 C．3：2 D．4：3
【答案】D
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】甲的功率是乙的2倍，在相同时间内，甲的功是乙做功的2倍，若乙做功为W，甲为2W，
根据热机效率，放出的总热量为，，
消耗的燃料比为：。
故答案为：D.
【分析】根据物体的功率和时间计算功的大小，根据有用功和效率计算消耗的燃料的比值。
8．（2017九上·宿州月考）甲内燃机比乙内燃机的效率高 , 表示（ ）
A．甲的功率大
B．甲燃料的热值比乙燃料的热值大
C．工作时间相同 , 甲耗油较少
D．甲用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比较大
【答案】D
【知识点】功率的概念；热机的效率
【解析】【解答】A、热机效率的高低和功率的大小没有直接的联系，A不合题意；
B、甲的效率高说明汽油的化学能转化为机械能的百分比大，与燃料的热值无关，B不合题意；
C、做相同的功，甲耗油较少，与工作时间无关，C不合题意；
D、甲用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所放出的能量的比值比乙大，D符合题意 .
故答案为：D .
【分析】热机的效率指用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所放出的能量的比值，功率表示做功的快慢 .
9．（2019九上·简宁期末）有甲、乙两台汽油机，若在同一时间内甲做的有用功是乙做的有用功的2倍，甲的效率是25％，乙的效率是20％。则在同样时间内，甲、乙两汽油机消耗汽油的质量之比为（ ）
A．2：5 B．8：5 C．5：8 D．5：2
【答案】B
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】由热机效率公式可得 : 得：，，
所以，
又因为Q＝qm，则甲、乙两机消耗的汽油质量之比是8:5。
故答案为：B。
【分析】根据甲、乙所做的有用功，与它们的效率，利用热机效率公式，即可求出甲、乙两机消耗的总能量之比 , 即汽油质量之比。
10．（2018九上·武城月考）北京国际汽车展览会于4月21-25日在北京中国国际展览中心新、老展馆同时拉开大幕．某人为了测试汽车发动机的效率，开车以60km/h的平均速度行驶了120km，用去汽油25L，已知汽油的密度为0.7×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg，发动机的功率为32kW，则该汽车发动机的效率为（ ）
A．28.6% B．36.5% C．23.6% D．38%
【答案】A
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】汽车行驶的速度：v＝60km/h，汽车行驶时间：v＝ ；
t＝ ＝2h＝7200s，
发动机对汽车做的功：W＝Pt＝32×103W×7200s＝2.304×108J，
汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝ρvq＝0.7×103kg/m3×25×10 3 m3×4.6×107J/kg＝8.05×108J，
汽车发动机的效率：η＝ ＝28.6%.
故答案为：A.
【分析】路程和速度的比值计算时间，利用功率和时间的乘积计算有用功，根据密度和体积的乘积计算质量，质量和热值的乘积计算燃烧放出的热，结合有用功和总热的比值计算热机效率。
11．（人教版物理九年级第十四章第二节热机效率同步练习）如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】由能流图可知：燃料完全燃烧放出的热量为E，有用机械能即有用功为E2，所以内燃机的效率可表示为 ．故选C．
【分析】热机的机械效率是指有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值．
二、填空题
12．（2018九上·武城月考）太阳是一个巨大的能源，直接利用太阳能不会污染环境．围绕地球运转的通信卫星，其两翼安装的太阳电池板，能把 能直接转化成 能，供通信卫星使用，太阳能还可以直接转化成内能，现有一太阳能热水器，在晴天，每天可将50kg水从20℃加热到50℃，若燃烧煤气来加热这些水，则至少需要消耗掉 m3的煤气．[已知完全燃烧1m3煤气可放出3.9×107J的热量，水的比热为4.2×103J/（kg ℃）]．
【答案】太阳；电；0.16
【知识点】热量的计算；燃料的热值
【解析】【解答】因太阳能电池是通过光电转换装置把太阳能直接转化为电能，故答案为：太阳、电；
Q水吸=cm△t=4.2×103J/（kg ℃）×50kg×（50℃﹣20℃）=6.3×106J，
则需要消耗的煤气为6.3×106J÷（3.9×107J/m3）=0.16m3，
故答案为：太阳；电；0.16．
【分析】太阳能电池板可以把太阳能转化为电能，利用水的比热容、质量和温度差计算水的吸热，结合燃料的热值和水的吸热计算消耗燃料的质量。
13．（2023九下·临澧期中）小刚同学常听大人们牢骚说天然气质量不好，他就想测一下家中使用的天然气的热值。于是，他在家里将装有5kg水的水壶放到天然气灶上去烧，用温度计测量水从20℃加热至80℃的过程中，观察到天然气表的数字变化了0.07m3。他通过上网查阅得知他家使用的天然气灶的效率约为36%，则在这个过程中水吸收的热量是 。由此小明算出天然气的热值是 。
【答案】1.26×106J；5×107J/m3
【知识点】热量的计算；燃料的热值
【解析】【解答】（1）水吸收的热量：Q吸=c水m（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×5kg×（80℃-20℃）=1.26×106J；
（2）天然气放出的热量，
天然气的热值。
【分析】（1）根据Q吸=cm（t-t0）计算水吸收的热量；
（2）根据计算天然气放出的热量，根据可求出天然气的热值。
14．（2019九上·南海月考）某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为Scm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是 Lmm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为 pPa，飞轮l min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min
消耗汽油V L．汽油的密度ρ
kg/m3 ； 汽油的热值为 qJ/kg．则一个做功冲程中燃气对活塞做的功 ；该汽油机的效率为 ．
【答案】pSL×10-7J； ×100%
【知识点】热机的效率；有关热机的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】由题可知，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强p=pPa，
燃气对活塞的平均压力为：F=pS=pPa×S×10-4m2=pS×10-4N，
一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W=Fs=pS×10-4N×0.001Lm=pSL×10-7J；所用汽油的质量为：m=ρkg/m3 ×V×10-3m3=ρV×10-3kg，
汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=ρV×10-3kg×qJ/kg=ρVq×10-3J，
飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动1800周，要对外做功
次=900次，
燃气对活塞做的总功为W总=900 pSL×10-7J，
该汽油机的效率η= 。
【分析】根据F=pS求出燃气对活塞的平均压力，再根据W=Fs求出一个做功冲程中燃气对活塞做的功；根据m=ρV和Q=mq求出汽油完全燃烧放出的热量，再根据飞轮每转两圈对外做功一次，求出对外做功的次数，从而求出燃气对活塞做的总功，最后根据热机效率公式计算出该汽油机的效率η.
15．（2018九上·芜湖期中）有两台单缸四冲程柴油机，它们在做功冲程中每做功一次，对外输出的有用功相等。甲、乙两柴油机输出的有用功率之比为4：3，甲柴油机的效率为32%，乙柴油机的效率为36%，则甲、乙柴油机在相同的时间内飞轮的转数之比为 ，乙柴油机在某工作时间内消耗了10kg的柴油，则甲柴油机在相等的时间内消耗的柴油为 。
【答案】4：3；15kg
【知识点】热机的效率；热机的四个冲程；有关热机的计算
【解析】【解答】（1）单缸四冲程柴油机，1个工件循环包括4个冲程，飞轮转2圈，对外做功1次。设甲乙柴油机在相同的时间t（单位秒）飞轮的转数分别为n甲、n乙，则每秒对外做功次数分别为： ×n甲和 n乙，由已知，在做功冲程中每做功一次，对外输出的有用功W相等，故在相同的时间t（单位秒）甲乙柴油机对外做的功分别为： ×n甲×W和 n乙×W，根据P= ，又甲、乙两柴油机输出的有用功率之比为4：3，故有： = ： =4：3，故甲、乙柴油机在相同的时间内飞轮的转数之比为： = ；（2）由（1）知，在相等的时间内甲乙柴油机对外做的功之比为： = ×n甲×W： n乙×W= ------①，因柴油机的效率为：η= = ，故m= ，结合①式，因此有： = = = × ，故甲柴油机在相等的时间内消耗的柴油为：m甲= ×m甲= × ×10kg=15kg。
【分析】单缸四冲程柴油机，1个工件循环包括4个冲程，飞轮转2圈，对外做功1次，根据 = ： =4：3，可求出飞轮的转数之比，利用 = = = × 代入已知数据，即可得消耗的柴油.
16．（2018九上·重庆月考）如图，一单缸四冲程汽油机甲，飞轮每分钟转2400转，汽油机的汽缸横截面积为30cm2，活塞冲程长50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为2.0×106Pa，则这种汽油机的功率为 W；且该汽油机一分钟消耗25g汽油，则这种汽油机的效率为 ；汽油机甲与汽油机乙的效率之比为5：4，汽油机甲的功率为乙的2.5倍，那么汽油机甲与乙每小时消耗的油量之比为 。(汽油的热值为4.6×107J/kg)。
【答案】6000；31%；2：1
【知识点】热机的效率；热机的四个冲程；有关热机的计算
【解析】【解答】 (1)因为P＝2.0×106Pa，S＝30cm2＝30×10 4m2，所以根据公式p＝ ，燃气对活塞的平均压力为：F＝PS＝2.0×106Pa×30×10 4m2＝6000N；因为飞轮转2400转做功次数为 次＝1200次，s＝50mm＝50×10 3m，所以做一次功W＝Fs＝6000N×50×10 3m＝300J，1min做的功为W＝300J×1200＝360000J，则P＝ ＝6000W；(2)发动机所做的功W总＝360000J，汽油完全燃烧放出的热量Q放＝mq＝0.025kg×4.6×107J/kg＝1150000J，则η＝ ×100% 31%；（3）由题知，P甲：P乙＝5：2，η甲：η乙＝5：4，由W＝Pt，Q＝mq及η＝ 得，η＝ ，则 .
【分析】 根据压强计算公式p=求出活塞上的压力，利用W=Fs求出活塞运动一次所做的功；再根据飞轮的转速可求汽油机1s做功的次数；根据功率W=Pt求出汽油机1min做的功，在对应的时间内燃料完全燃烧放出的热量，利用η=即可求出效率；弄清有效功率和总功率的区别及总功率和有效功率的关系，并利用公式将甲、乙的耗油量分别表示出来.
17．（2024九上·大冶月考）如图是一台四冲程汽油机的剖面图，使汽车获得动力冲程的是 冲程；如果它的飞轮转速是3600r/min，则每秒钟对外做功 次；坚持走可持续化发展的道路，截止2023年我国处于使用状态的燃油车的数量突破3亿辆；每辆燃油车每年耗燃油1.8t，燃油车内燃机的效率平均值取35%；如果能把内燃机效率提高1%，则我国每年可以节约 t燃油。
【答案】做功；30；1.5×107
【知识点】热机的效率；热机的四个冲程
【解析】【解答】（1）四冲程内燃机包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，进气门、排气门都关闭，活塞正向上运动，则是做功冲程，将内能转化为机械能，做功冲程使汽车获得动力。
（2）四个冲程汽油机每个循环飞轮转2圈，活塞往复运动2次，对外做功1次；已知飞轮的转速为3600r/min，所以此汽油机飞轮每秒钟转60圈，对外做功30次。
（3）内燃机效率提高后为
内燃机有用功为
因为内燃机效率提高前后有用功是相同的，则有每辆汽车
故
则每辆汽车每年节约燃油为
所以我国每年可以节约的燃油为
【分析】1、四冲程内燃机包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，根据进气门排气门是打开还是关闭，以及活塞向上运行还是向下运行来判断该图是哪个冲程。进气门、排气门都关闭，活塞正向上运动，则是做功冲程。进气门打开，排气门关闭则是吸气冲程，进气门排气门都关闭，活塞向下运行则是压缩冲程，进气门关闭而排气门打开则是排气冲程。
2、四个冲程汽油机每个循环飞轮转2圈，活塞往复运动2次，对外做功1次；已知飞轮的转速为3600r/min，所以此汽油机飞轮每秒钟转60圈，对外做功30次。
3、效率提高了但有用功相同，可得出提高效率后燃油质量与原来质量关系，再计算每年节约燃油质量。
18．（2024九上·长沙月考）汽油机和柴油机在工作过程中有较多不同，如汽油机在压缩冲程末会由火花塞点火，使汽油燃烧而引发做功冲程，而柴油机在压缩冲程末会从 中喷出雾状柴油，使柴油燃烧而引发做功冲程。甲、乙两柴油机在做功冲程中每做功一次，对外输出的有用功相等，输出的有用功功率之比为2∶3，甲柴油机的效率为32%，乙柴油机的效率为36%，乙柴油机在某工作的时间内消耗了10kg的柴油，则甲柴油机在相等的时间内消耗的柴油为 kg。
【答案】喷油嘴；7.5
【知识点】热机的效率；热机的四个冲程
【解析】【解答】柴油机在压缩冲程末会从喷油嘴中喷出雾状柴油，使柴油燃烧而引发做功冲程。
设甲乙柴油机在相同的时间t（单位秒）飞轮的转数分别为n甲、n乙，则每秒对外做功次数分别为和；在做功冲程中每做功一次，对外输出的有用功W相等，故在相同的时间内，甲乙柴油机对外做的功分别为和，甲、乙两柴油机输出的有用功率之比为2∶3，则，
可得甲、乙柴油机在相同的时间内飞轮的转数之比为：，
在相等的时间内甲乙柴油机对外做的功之比为：①，
因柴油机的效率为：，
故，结合①式，因此有：，
故甲柴油机在相等的时间内消耗的柴油为：。
【分析】柴油机气缸顶端有个喷油嘴，在压缩冲程末会从喷油嘴中喷出雾状柴油；
设甲乙柴油机在相同的时间t（单位秒）飞轮的转数分别为n甲、n乙，根据 1个工件循环包括4个冲程，飞轮转2圈，对外做功1次，表示出在相同的时间内，甲乙柴油机对外做的功；根据 结合输出的有用功功率之比为2∶3， 可求出甲、乙柴油机在相同的时间内飞轮的转数之比；根据可求出甲柴油机在相等的时间内消耗的柴油。
19．（2019九上·无锡月考）国庆假期中，小明同学登上了五岳之首泰山，泰山的海拔为1500m，他的质量为60kg，用了2.5h登上泰山顶，在这2.5h内他克服重力做功的平均功率是 W，假如小明同学克服重力做功而消耗的能量只由脂肪提供，在理论上可以消耗脂肪 kg。（每千克脂肪提供的能量是1.8×107J，可用q=1.8×107J/kg表示，g=10N/kg）
【答案】100；0.05
【知识点】功率的计算；燃料的热值；重力及其大小的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】由G=mg，可得人的重力：G=mg=60kg×10N/kg=600N，
人克服重力做的总功：W=Gh=600N×1500m=900000J=9×105J；
人做功的平均功率： 由题知，人克服重力做功而消耗的能量只由脂肪提供，即：Q=W=9×105J，
∵Q=mq，
∴理论上消耗脂肪质量：
故答案为：100；0.05。
【分析】根据重力和高度的乘积计算做功多少，利用功和时间的乘积计算功率，利用能量和热值计算消耗的质量。
三、实验探究题
20．（2023九上·邢台期中）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是20g，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量，是通过 来反映的（选填“温度计上升示数”或“加热时间”）。
（2）比较不同物质的吸热能力强弱
①应选择 两图的装置进行实验，不同物质吸热的多少是通过 来反映的（选填“温度计上升示数”或“加热时间”）。
②如图丁所示，若液体a的温度曲线和液体b的温度曲线如图所示，且液体b的比热容是，液体a的比热容是 ，由此可知液体 更适合做冷却剂。
【答案】甲、乙；温度计上升示数；甲丙；加热时间；2.1×103；b
【知识点】燃料的热值；比较不同物质吸热的情况实验
【解析】【解答】（1）在实验中选取的燃料种类是不同的，要比较不同燃料的热值，其他实验条件相同。故应选甲、乙进行对比探究。
质量相同的同种液体，升高的温度越大，说明吸收的热量越多，说明燃料燃烧放出的热量就越多。这里，燃料燃烧放出热量的多少是通过转换法得知的。
（2）比较不同物质的吸热能力，应该选取种类不同的物质进行探究，其他实验条件相同。故应选甲丙进行对比探究。
在加热条件完全相同时，加热时间越长，燃料燃烧产生的热量就越多，物质吸收的热量就越多。
两种液体的质量相同，温度相同，他们的温度都升高到60℃时，a需要的加热时间为10min，b需要的加热时间为20min。对 b的加热时间是a的2倍，即b吸收的热量是a的2倍，根据可知，b的比热容是a的2倍，则a的比热容是
比热容大的物质在相同条件下，升温时吸收的热量多；吸收相同热量时升高的温度小。故物质b适合作冷却剂。
【分析】(1)应控制被加热液体的种类相同而燃料不同；燃料完全燃烧释放的热量可以通过液体温度计示数变化来反应；
(2) ①比较不同物质吸热升温的特点，应控制燃料相同而吸热物质不同；
根据转换法，物质吸收热量的多少可以通过用相同的加热器加热，比较加热时间的长短来反应；
②根据吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，得出温度升高(60°℃-20°℃)时a、b用时相
m△t 同，根据转换法和c=，在质量和升高温度相同
的情况下，比热容c与Q成正比求液体a的比热容。
21．（2024九下·吉安期中） 如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）实验时组装如图甲、乙、丙所示的装置时，正确的安装顺序是 （选填“自上而下”或“自下而上”）；
（2）实验中，燃料完全燃烧放出的热量是通过 （选填“温度计示数”或“加热时间的长短”）来反映的。若实验要比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验；
（3）比较不同物质吸热升温的特点：
①应选择 两图进行实验；
②在燃烧同种燃料时还需要控制火力相同，所以该实验主要用 （选填“温度计示数”或“加热时间的长短”）来表示两种液体吸热的多少；
③如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图2所示，由图可看出b液体的温度升高得较慢，则 （选填“a”或“b”）液体的比热容较大；
（4）某同学用图甲装置测燃料1的热值，假设燃料完全燃烧放出的热量全部供液体a吸收。假设加热前燃料1的质量为，加热一段时间后变为，烧杯中液体a的质量为m，初温为，末温为，液体a的比热容用c表示。用以上符号表示该同学测燃料1的热值的计算式： 。
【答案】（1）自下而上
（2）温度计示数；甲乙
（3）甲丙；加热时间的长短；b
（4）
【知识点】温度、热量与内能的关系；比热容；燃料的热值
【解析】【解答】(1) 第1空、 酒精灯需用外焰加热，所以要先放好酒精灯，再固定铁圈的高度；而温度计的玻璃泡要全部浸没到液体中，但不能碰到容器壁和容器底，所以放好烧杯后，再调节温度计的高度，即按照自下而上的顺序进行。故该空填“ 自下而上 ”；
(2) 第1空、 实验中燃料完全燃烧放出的热量，是通过液体吸热后温度的变化即温度计实数来反映的。故该空填“ 温度计示数 ”；
第2空、 根据控制变量法，质量相同的同种液体吸收不同的热量后升高的温度不同，为了比较不同燃料的热值，应选择燃料不同但液体相同的装置，即甲、乙两图进行实验。故该空填“ 甲、乙 ”；
(3)① 第1空、 为了比较不同物质吸热升温的特点，应选择相同燃料但液体不同的实验装置，即甲、丙两图进行实验。故该空填“ 甲、丙 ”；
② 第2空、 为了使两种液体在相同的时间内吸收相同的热量，在燃烧同种燃料时，还需要控制火力相同，所以，该实验主要用加热时间的长短来表示两种液体吸热的多少，这种方法是转换法。故该空填“ 加热时间的长短 ”；
③ 第3空、 吸热后它们的温度随时间变化的图像如图2所示，质量和初始温度均相同的a、b两种液体，温度升高慢的比热容大，所以，b液体的比热容较大。故该空填“ b ”；
(4) 第1空、 水吸收的热量为 酒精灯放出的热量为
燃烧酒精的质量为
由 可得酒精的热值为
。故该空填“ ”。
【分析】 首先明确实验装置的组装顺序为自下而上。实验中通过温度计示数反映燃料完全燃烧放出的热量。比较不同燃料的热值用甲、乙图，比较不同物质吸热升温特点用甲、丙图，实验中用加热时间长短来表示液体吸热多少，运用了转换法。通过图像分析得出 b 液体比热容大。最后计算酒精热值时，根据水吸收的热量和燃料燃烧放出热量的关系求出燃烧酒精的质量，进而算出酒精的热值。
22．（2018九上·无锡月考）近几年政府推出了“汽车下乡”、“小排气量购置税减半”、“以旧换新”等政策，极大的促进了汽车行业的发展，随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭，小明的爸爸最近也购买了一辆轿车．小明利用所学的物理知识对汽车进行了一系列探索与研究活动：
（1）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甲所示的图表，请根据给出的信息，计算完全燃烧0.2kg的汽油能够获得多少的能量 ？这些能量能产生多少有用功 ？（汽油的热值为4.6×107J/kg）
（2）汽车行驶时发动机燃烧m质量的汽油，产生的牵引力为F，热机的效率是η，能使汽车前进的距离s为 （用给出物理量的符号表示距离，汽油的热值在本小题中用q表示）
（3）通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如表所示：根据表中数据所反映的规律可知，当轿车速度为120km/h时对应的制动距离是 m．
【答案】（1）30%；2.76×106J
（2）
（3）72
【知识点】功率的计算；热量的计算；热机的效率
【解析】【解答】(1)汽油的热值为4.6×107J/kg，完全燃烧0.2kg的汽油产生的热量：Q放＝mq＝0.2kg×4.6×107J/kg＝9.2×106J，由图可知，有用功的能量：100% 30% 33% 7%＝30%，因为η＝30%；因此产生的有用功：W＝Q放×30%＝9.2×106J×30%＝2.76×106J，(2)由题意知：汽车行驶时发动机产生的牵引力是F，燃烧汽油的质量为m，汽油的热值是q，汽油机的效率为η，汽车通过的距离设为S.由此可以得到完全燃烧质量为m的汽油产生的总能量：Q＝mq，有效利用的能量：Q有＝Qη＝mqη ①，有效利用的能量对汽车做功，即W＝Q有 ②，牵引力对汽车做的功W＝FS ③，联立①②③式解得：S＝ .(3)通过对1、2、3、4的分析可知速度越大制动距离越大，即制动距离一定与速度有关，但明显不是正比关系。故可以想到可能与速度的平方成正比，通过计算可知制动距离的确与速度的平方成正比：则由 得：120km/h的制动距离为72m.
【分析】（1）用公式Q=qm求出汽油完全燃烧放出的热量；由能流图得出转化为有用功的能量占总能量的比值，得出内燃机的效率；根据W=Q放×30%求出有用功.
（2）利用W=Pt求发动机做功大小；当汽车匀速运动时，牵引力等于摩擦力，此时机车的功率P=fv.
（3）汽车行驶时做的有用功可以利用W=FS来表示，汽车消耗的总能量Q可以用：Q=mq表示，利用内燃机的效率将两者联系起来，从而可以表示出汽车前进的距离.
四、计算题
23．（2024九上·江汉月考）图示是李华家新装的天然气热水器，其铭牌如表所示．国家规定能效等级为2级的热水器，其热效率不低于88%．李华想通过洗澡来估测一下这款燃气热水器的能效等级是否达标，于是他将燃气热水器的温度设定在（即水从热水器流出的温度），他家所用的花洒出水量为，洗澡用时，洗澡前后查看燃气表上显示的余气量分别为和．已知进入热水器的冷水温度为[水的比热容，天然气的热值]，求：
型号
气源 天然气
额定产热水能力
能效等级 2级
净重量 38千克
外形尺寸
容积 以下
（1）消耗的天然气完全燃烧放出的热量；
（2）通过计算判定该款热水器的能效等级是否达标；
（3）该款热水器的额定产热水能力是指每分钟最多让的水升高。当水的初温和出水量与李华测试时相同，求从热水器中流出的水能达到的最高温度。
【答案】解：（1）由洗澡前后燃气表显示的余气量可得，消耗天然气的体积为：
所以消耗的天然气完全燃烧放出的热量为：
（2）由题知，洗澡时花洒出水量6kg/min，用时15min，所以洗澡用水的质量为：
洗澡时进入热水器的水吸收的热量为：
热水器的热效率为：
所以这款天然气热水器达到能效二级标准。
（3）热水器的额定产热水能力为12kg/min，即每分钟流出热水质量，当热水器在额定出水时，水吸收的热量为：
测试时，出水量为6kg/min，则每分钟流出热水质量，当热水器在额定出水情况下，水吸收的热量全部用来给测试时水吸收热量时，流出水温最高，由可得测试时，水从热水器中流出的最高温度为：
答：（1）消耗的天然气完全燃烧放出的热量为；
（2）通过计算可知该款热水器的效率为94.5%，能效等级达标；
（3）从热水器中流出的水能达到的最高温度为55℃。
【知识点】比热容；燃料的热值；热机的效率
【解析】【分析】（1）根据求出天然气完全燃烧放出的热量；
（2）利用花洒出水量与时间求出洗澡用水的质量，根据求出水吸收的热量，利用求出热水器的热效率；
（3）根据求出热水器在额定出水时，水吸收的热量，再根据求出水从热水器中流出的最高温度。
24．（2023九上·昭平期中）汽车已经进入了百姓家庭，汽车发动机的性能的好坏备受关注，在汽车发动机的设计中，既要考虑能量的有效利用，又要考虑发动机的冷却问题，汽油的热值，汽油的密度是，天然气的热值，求：
（1）汽车的冷却系统用水来给发动机降温，5kg的水在冷却系统温度升高了50℃，水吸收的热量？
（2）10L的汽油在汽车的发动机的气缸内燃烧了30min，这些汽油完全燃烧可以释放多少能量？如果发动机的输出功率是60kw，则该车的效率是多少？（发动机的效率精确到1%）
【答案】（1）解： 水吸收的热：
（2）解： 10L汽油的体积：
质量：
完全燃烧的出的热量：
汽油燃烧的时间：
发动机做的功：
该车的效率：
【知识点】功率的计算；热量的计算；燃料的热值
【解析】【分析】（1）根据公式 计算水吸收的热量。
（2）首先根据 计算出燃烧汽油的质量，再根据 计算汽油燃烧放出的热量。接下来根据W=Pt计算发动机做的功，根据 计算该车的效率。
五、科普阅读题
25．（广东省清远市英德市2024-2025学年九年级上学期11月期中物理试题）人们发现内能可以做功，并制造了各种利用内能做功的机械一热机.
（1）如题图甲所示是四缸四冲程内燃机轿车，该车获得动力的原理如图乙所示，与其对应的冲程是 冲程，其能量转化是 能转化为 能.
（2）下列图像中，能大致反映内燃机做一次功气缸内气体的温度随时间变化的是 。
（3）某质量为 2t汽车匀速行驶时，受到的阻力为总重力的0.2倍，其发动机的能量流向如图丙所示，请根据给出的信息计算；完全燃烧 2kg 的汽油能够获得 J的能量，这些能量能让该汽车前进 m.(汽油的热值为 4.6×107/kg， g取 10N/kg)
（4）为节约能源，下列措施中能提高热机效率的是____。
A．尽量燃烧一些热值大的燃料 B．尽量使燃料充分燃烧
【答案】（1）做功；内能；机械能
（2）D
（3）9.2×107；5750
（4）B
【知识点】燃料的热值；热机；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）根据乙图可知，试管内的气体推动活塞，将内能转化为机械能，和热机的做功冲程的能量转化相同；
（2）内燃机做功的过程中，内能减小，温度降低，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
（3） 完全燃烧 2kg 的汽油能够获得的能量：Q=mq=2kg×4.6×107/kg=9.2×107J；
输出的机械能：W=（1-33%-35%-7%）Q=25%×9.2×107J=2.3×107J；
汽车受到的阻力：f=0.2G=0.2×2000kg×10N/kg=4000N；
那么汽车前进的距离：。
（4）热值大小不影响热机的效率，而燃料充分燃料，减小热量的浪费，可以提高热机效率，故A错误，B正确。
故选B。
【分析】（1）根据乙图描述的过程确定能量转化，而热机的压缩冲程，将机械能转化为内能；做功冲程，将内能转化为机械能。
（2）根据做功过程中气缸内的温度变化分析；
（3）根据Q=mq计算汽油燃烧放出的热量，再根据图片计算输出的机械能，根据f=0.2G计算汽车受到的阻力，最后根据计算汽车前进的距离。
（4）根据热机效率的影响因素分析判断。
六、综合题
26．（2024九上·中山期中）随着人们生活水平的提高，汽车已经进入千家万户。它给我们的生活提供了便利，促进了社会的发展。请你解答：
（1）当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率会 （选填“升高”、“降低”成“不变”）；
（2）汽车发动机的一个工作循环包括如图1所示的四个冲程。请按一个工作循环的过程。将四个冲程图重新排序： ，图 所示的冲程是给汽车提供动力的；
（3）汽车刹车的过程中。机械能转化为 能散失到空气中；
（4）小明同学阅读了某型号汽车发动机的说明书后，将发动机的能量流向制成了如图所示的图表，请根据给出的信息计算：完全燃烧0.3kg的汽油能够获得 J的能量，这些能量产生 J的有用功；（汽油的热值为4.6×107J/kg）
（5）在（4）中汽油完全燃烧释放出的热量可以使100kg的水从30℃升高到 ℃。（c水=4.2×103J/（kg ℃）
【答案】（1）降低
（2）丙、甲、丁、乙；丁
（3）内
（4）；
（5）62.9
【知识点】比热容；燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】（1）冒“黑烟”说明燃料燃烧不充分，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量的比值变小，效率降低。
综上 第1空、 降低；
（2）一个汽车的正确冲程为进气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，其中丙进气口打开属于进气冲程，甲活塞向上移动属于压缩冲程，丁火花塞点燃，活塞向上移动，属于做功冲程，乙排气口打开，属于排气冲程，所以正确的顺序为丙甲丁乙；给汽车提供动力的是丁图。
综上 第1空、丙、甲、丁、乙； 第2空、丁。
（3）汽车刹车的过程，机械能转化为内能，内能散失到空气中。
综上 第1空、 丙；
（4） 汽油的热值为4.6×107J/kg ，根据可计算完全燃烧0.3kg的汽油能够获得的能量
；输出的有用功占总能量的比例为=30%，所以产生的有用功为；
综上 第1空、；第2空、.
（5）据题可知有用功为J，根据热量计算公式可计算汽油完全燃烧释放出的热量使水升高的温度，所以水从30℃升高到
。
综上 第1空、 62.9.
【分析】1、汽油机四个冲程包括：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，根据特点进行识别。
吸气冲程特点：进气后打开，排气口关闭，活塞下移；压缩冲程：进气后关闭，排气口关闭，活塞上移，能量转化为机械能转化为内能，气缸内空气内能增加；做功冲程：进气后关闭，排气口关闭，火花塞点燃，高温高压的气体推动活塞下移，气体内能减小，能量转化为内能转化为机械能；排气冲程：进气后关闭，排气口打开，活塞上移，排除废气。
2、热机转速和做功的关系，热机转2次，对应一次做功，对应四个冲程。
3、物质的热值为单位质量燃料完全燃烧释放的能量，是物质的基本属性；只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关。公式为Q=mq。
4、热量的计算：公式为Q=cmΔt，所以吸收或者释放相同的热量，水比热容大，温度变化低，应用：冷水降温、温水保温.
（1）汽车发动机工作时将内能转化为机械能，冒“黑烟”说明燃料燃烧不充分，做相同的有用功，消耗的燃料增多，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量的比值变小，效率降低。
（2）[1]，甲图中的两个阀门都关闭，活塞向上运动，是第二个冲程压缩冲程；乙图中的进气阀门关闭，排气阀门打开，活塞向上运动，是第四个冲程排气冲程；丙图中进气阀门打开，排气阀门关闭，活塞向下运动，是第一个冲程吸气冲程；丁图中的两个阀门都关闭，活塞向下运动，火花塞点火，是第三个冲程做功冲程，故先后顺序为丙、甲、丁、乙。
[2]因为做功冲程将内能转化为机械能是丁图，所以给汽车提供动力的是丁图。
（3）汽车刹车的过程，能量从机械能转化为内能，内能散失到空气中。
（4）[1]由知道，完全燃烧0.3kg的汽油能够获得的能量
[2]由图知道，输出的有用功占总能量的比例为
100%-33%-30%-7%=30%
即效率为
η=30%
产生的有用功为
（5）由知道，汽油完全燃烧释放出的热量使水升高的温度
即水从30℃升高到
27．（2024九下·广州月考） 如图 所示是质量是 200g 固体的熔化实验装置和根据实验数据绘制出的曲线图，试管中的该物质在熔化过程持续 min，在第 3min 时的内能 第 6min 时的内能（填“大于”、“小于”或“等于”）；该物质如果从开始记录到刚沸腾时，完全燃烧了热值为 3.0×107J/kg 的酒精 0.005kg，该物质液态时的比热容为 1.5×103J/(kg.℃），且认为单位时间内该物质吸收热量一定，根据图像信息和相关知识，计算出此过程中热转化效率是 %；实验结束后熄灭酒精灯，烧杯中的水还要再沸腾一小会儿，原因是： 。
【答案】3；小于；32；石棉网的温度高于水的沸点，水要继续吸热
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】 （1）由图乙可知，BC段为固体熔化过程，第3分钟开始，第6分钟结束，故持续了3分钟。
熔化过程吸热，温度不变，内能增加，故第3min时的内能小于第6min时的内能。
（2）酒精放出的总热量为，
从图象上可知，物质在CD段，属于液态，温度由50℃升高到90℃，物质在CD段吸收的热量，
即物质2min吸热，
从开始记录到刚沸腾时共加热8min，单位时间内该物质吸收热量一定，
故整个过程物质共吸热，
故此过程中热转化效率。
（3）实验结束后熄灭酒精灯，烧杯中的水还要再沸腾一小会儿，石棉网的温度高于水的沸点，水要继续吸热。
【分析】 （1）由图乙可知，BC段为固体熔化过程；晶体熔化时持续吸热，内能增加，但温度不变。
（2）利用Q放=mq求得酒精完全燃烧放出的总热量，单位时间内该物质吸收热量一定，据此求得整个过程物质吸收的热量，进一步求得此过程中热转化效率。
（3）液体沸腾的条件：温度达到沸点，继续吸热。
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