【2019版辅导讲义】人教版九年级物理14.2 热机的效率（含答案）

第十四章 内能的利用
第2节 热机的效率

一、燃料的热值
1．某种燃料完全燃烧所放出的_______与____之比，叫做这种燃料的_____。
2．热值的单位由____与____的单位组成，在国际单位制中，热量的单位是____，质量的单位是____，所以热值的单位是________，符号是______。
3．酒精的热值是___________，它的物理意义是：___kg酒精__________所放出来的热量是________J。
4．热值是物质本身的一种特性，与燃料的质量、燃烧的状态、放出热量的多少无关。
二、热机的效率
1．对于热机而言，用来做有用功的那一部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫_________。
2．蒸汽机的效率只有_______，汽油机的效率可以达到________，柴油机的效率可以达到________。
3．设法利用___________，是提高燃料利用率的重要措施。
4．提高热机效率，节约能源，减少污染
（1）热机的效率是热机性能的重要指标；
（2）提高效率的途径。
①提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；
②改进热机，减少各种能量损失。

热量 其质量 热值 热量 质量 焦耳 千克 焦每千克 J/kg 3.0×107 J/kg 1 完全燃烧 3.0×107 J
效率 6%~15% 20%~30% 30%~45% 废气的能量



一、燃料的利用率
1．影响燃料有效利用的因素
（1）燃料不可能完全燃烧；
（2）燃料燃烧放出热量大部分散失掉了，只有一小部分被有效利用。
2．炉子的效率
炉子有效利用的热量（水吸收的热量）与燃料完全燃烧放出的能量之比

3．提高燃料利用率（节约能源，减少空气污染）
（1）使煤充分燃烧：将煤磨成煤粒，加大送风量。
（2）加大受热面积，减少烟气带走的热。
【例题1】下列提高燃料利用率的方法不正确的是
A．尽量增大受热面积
B．选用热值较高的燃料
C．把煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛
D．烧煤时，加大送风量
参考答案：B

二、热量、燃料燃烧、热机效率等相关计算
知识点 热量的计算 燃料燃烧放热 热机效率
公式
备注 注意：物体的初温、末温和变化的温度 适用于固体、液体 适用于气体 W有指有效利用的能量，Q放指总能量
【例题2】 用燃气灶烧水，燃烧0.5千克的煤气，使50千克的水从20 ℃升高到70 ℃。已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），煤气的热值为4.2×107 J/kg。求：
（1）0.5千克煤气完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）用燃气灶烧水的效率。
参考答案：（1）2.1×107 J （2）1.05×107 J （3）50%



1． 汽油的热值是4.6×107J/kg，它的意思是
A．1 kg的汽油完全燃烧放出4.6×107J的热量
B．1 kg的汽油完全燃烧放出4.6×107J/kg的热量
C．燃烧1 kg的汽油放出4.6×107J的热量
D．燃烧1 kg的汽油放出4.6×107J/kg的热量
2． 下面是小明同学“物理学习笔记”中的摘录，其中错误的是
A．做功和热传递在改变物体的内能上是等效的
B．0 ℃的冰熔化成0 ℃的水的过程中，内能不变
C．柴油机的散热器用水做冷却剂，是因为水的比热容较大
D．燃料的热值与燃料的总质量没有关系
3． 关于燃料的热值下列说法正确的是
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．煤的热值比干木材的大，煤燃烧放出的热量比干木材放出的热量多
D．0.5 kg的煤油和1.5 kg的煤油热值一样大
4．关于热值和热机效率的描述，下列说法正确的是
A．燃料燃烧越充分，燃料的热值就越大
B．热机里燃料燃烧越充分，热机效率越高
C．燃料燃烧放出的热量越多，其热值越大
D．热值和热机效率都只与燃料种类有关
5．在研究和学习物理学知识的过程中，方法是不可缺少的。比值法是对与多个因素有密切关系的某个物理量进行测量的思想和方法，我们学习过的速度和密度概念都是通过比值法建立起来的，下列物理量也是用这种方法建立起来的有
A．热值 B．功率 C．功 D．比热容
6．完全燃烧1 kg柴油放出的热量能使多少质量的水温度升高20 ℃ （已知柴油的热值是4.2×107 J/kg，水的比热容是4.2×103 J/（kg·℃），假定放出的热量被水完全吸收）
A．2 kg B．20 kg C．50 kg D．500 kg
7．关于热机，下列说法中正确的是
A．效率越高的热机功率也越大
B．汽油机和柴油机均属于内燃机，工作时它们点火的方式也相同
C．汽油机工作时汽油在汽缸里燃烧，汽油属于二次能源
D．使用热值高的燃料可提高热机的效率
8． 下列有关热机效率、燃料热值、物体内能的说法中，正确的是
A．热机所用燃料的热值越大，效率越高
B．热机所用燃料的化学能转化成的内能越多，效率越高
C．物体的内能越大，温度越高
D．摩擦生热是利用做功的方式来增加物体的内能
9． 汽车油箱中的柴油用去了一半，则剩下的柴油
A．比热容和热值均变为原来的一半
B．热值为原来的一半，比热容不变
C．比热容为原来的一半，热值不变
D．比热容和热值均不变
10．下面是小明同学笔记中的摘录，其中不正确的是
A．做功和热传递在改变物体的内能上是等效的
B．汽油机在做功冲程中把内能转化为机械能
C．同种物质质量相同时，温度越高的物体含有的热量越多
D．燃料的热值与燃料的质量没有关系
11． 氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点。氢气的热值为1.4×108J/kg，完全燃烧6 g的氢气可放出 _________J 的热量，这些热量能使10 kg常温下的水温度升高_______________。若一罐氢气用去了一半， 则剩余氢气的热值_______（填“大于”、“等于”或“小于”）1.4×108J/kg。
12．用燃气灶烧水时，把2.2 kg初温为20 ℃的水加热到100 ℃，共燃烧了45 g天然气（假设天然气完全燃烧）。已知天然气的热值为4.4×107 J/kg，水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃）。
（1）在烧水的过程中，大量向外散失的能量不会自动再汇集回来，这说明能量的转化和转移是有______的。
（2）水的内能增加了_______J。
（3）燃气灶烧水的效率为_______。
13． 某家用轿车，重为1.5×104 N，当车以72 km/h的速度匀速直线行驶了0.5 h，消耗汽油3 kg，期间的受到的阻力为车重0.08倍。已知汽油的热值为4.6×107 J/kg。在此过程中：车通过的路程是________；牵引力做功的功率为_______；汽车发动机的效率是_________。

14． 下列有关热学知识的说法中正确的是
A．固体很难被压缩是因为分子间没有间隙
B．燃料燃烧越充分，其热值越大
C．物体吸收热量，温度不一定升高
D．比热容与物体吸收热量的多少有关
15． 汽车上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的________较大的性质；散热器中装有10 L的水，在温度升高20 ℃的过程中，水吸收的热量是________J，这些热量相当于完全燃烧_________kg的天然气放出的热量。[水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值q=8.4×107J/kg]
16． 汽油机是热机中的一种，如图所示是汽油机的_________冲程，此过程是将内能转化为________。已知某型号汽油机效率是25%，在汽油机内完全燃烧2 kg汽油放出的热量通过汽油机的转化能对外做__________J的有用功（汽油的热值为5×107J/kg）。

17．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_____B燃料的热值（选填“大于”、“小于”或“等于”），完全燃烧0.3 m3的天然气来加热水箱中的水，放出的热量是______J。（该天然气的热值为3.0×107 J/m3）

18．世界能源危机告急，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能的热潮，太阳能作为一种绿色、可再生的清洁能源，被充分运用到家庭热水、取暖领域，太阳能热水器无疑成为热水器行业的一个明星。某太阳能热水器的水箱内装有50 kg的水，太阳能热水器吸收1.4×107 J太阳能后，使水温从20 ℃升高到60 ℃。（水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），焦炭的热值是3.0×107 J/kg）试求：
（1）水从太阳能热水器中吸收了多少热量？
（2）水吸收的热量相当于完全燃烧多少kg的焦炭？
（3）太阳能热水器此时的效率是多少？
19．某家庭用燃气热水器将质量为100 kg，温度为20 ℃的自来水加热到50 ℃，消耗的天然气体积为1 m3（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），天然气的热值为3.2×107 J/m3。求：
（1）天然气完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）该热水器工作时的效率。
20．某家庭需要将50 kg、20 ℃的水加热到60 ℃作为生活用水，他们利用煤气灶烧热水，需要燃烧0.8 kg的煤气。已知煤气的热值q=4.2×107 J/kg。水的比热容为c=4.2×103 J/（kg·℃）。求：
（1）把50 kg、20 ℃的水加热到60 ℃需吸收的热量；
（2）完全燃烧0.8 kg的煤气时放出的热量；
（3）此煤气灶烧水的效率。

21． 如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是

A．25% B．35% C．40% D．75%
22． 随着人们的生活水平的提高，汽车走进千家万户。关于小汽车涉及的知识说法正确的是
A．用甘油做发电机的冷却剂
B．发电机做功冲程将内能转化为机械能
C．精心保养可使发电机的效率达到100%
D．排出的尾气对环境没有任何污染
23．（2016·南京）利用如图所示的装置，运用控制变量法，通过观察现象即可比较酒精和碎纸热值大小。为完成实验，要求

A．酒精和碎纸的质量相同，两只烧杯内水的质量相同
B．酒精和碎纸的质量不同，两只烧杯内水的质量不同
C．酒精和碎纸的质量相同，两只烧杯内水的质量不同
D．酒精和碎纸的质量不同，两只烧杯内水的质量相同
24．（2016·鄂州）下列关于热现象的说法中，正确的是
A．沿海地区昼夜温差比内陆地区小，是因为水的比热容小
B．汽油机压缩冲程把内能转化为机械能
C．火箭用氢作燃料主要是因为氢的热值高
D．冬天搓手取暖是利用热传递来改变内能
25 今年5月18日，我国首次在南海成功试采海域可燃冰，可燃冰具有热值大、储值大、能直接点燃等特点，它的热值约为1.4×1010J/m3，则3 m3的可燃冰完全燃烧后放出的热量为 J，假设这些热量全部被比热容为4.2×103J/（kg·℃）的水吸收，可以使 kg的水温度升高50℃。
26． 新农村建设中正大力推广使用瓶装液化气。如果每瓶中装入10 kg液化气，液化气的热值取4.2×107J/kg，则每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是_____J，若放出的热量有40%被水吸收，在标准大气压下可把_____kg的水从20 kg加热至沸腾。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
27． 菜油最适宜的烹饪温度在150 ℃至180 ℃之间。用天然气将质量为0.02 kg的菜油从室温20 ℃加热到170 ℃，天然气燃烧释放出的热量有60%被菜油吸收。则菜油吸收了_______J热量，燃烧了______m-3的天然气。（取c菜油 = 2.0×103J·(kg·℃）-1，天然气的热值为4×107 J/m3）
28． 农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤。完全燃烧0.5 kg的秸秆煤可放出 J的热量；若这些热量完全被质量为100 kg，初温为200C的水吸收，可使水温升高到 ℃ [已知q秸秆煤=2.1×107J/kg，c水=4.2×103 J/（kg· ℃)]。
29． 2017年5月18日，中国宣布对南海可燃冰试采实现稳定产气，引发世界各国高度关注，同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的近20倍，若1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可以使　 　kg水的温度升高50 ℃，已知c水=4.2×103J/（kg·℃），q可燃冰=8.4×108 J/kg。
30． 电火花发生器点燃塑料盒内的酒精气体能将盒盖喷出很远（如图）。此过程中的能量转化方式与汽油机的 冲程相类似，实验时在盒内滴入2×10-4 kg酒精，这些酒精完全燃烧放出的热量是 J。(q酒精=3×107 J/kg)

31． 常见的家用热水器有太阳能热水器、电热水器、燃气热水器。若使用太阳能热水器将12 L水由20 ℃加热到45 ℃，则水需要吸收太阳能________J；若改用功率为“220 V，1 000 W”的电热水器正常加热，则需要加热_________s；若用燃气热水器加热，则需要完全燃烧m3的燃气。（已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃），燃气的热值为4.2×107 J/m3；不考虑能量转换过程中的损失）
32． 天然气是一种热值高、污染小的清洁能源，2016年三明市迎来了天然气时代。完全燃烧0.035 m3的天然气放出多少焦的热量?若这些热量完全被水吸收，能使多少千克的水温度升高50 ℃?（水的比热容c=4.2×103 J/（kg·℃），天然气的热值取q=4×107 J/m3）
33． 某太阳能热水器中装有40 kg的水，阳光照射一段时间后，水温从10 ℃升高到60 ℃，已知c水=4.2×103 J/（kg·℃）。求：
（1）热水器中的是所吸收的热量；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少立方米的天然气？（天然气的热值为8.4×107 J/m3，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收）
34． 某学校锅炉用天然气作燃料给水加热。已知天然气的热值为4.0×107 J/m3（不计热量损失）。
（1）完全燃烧4.2 m3的天然气可以获得多少热量？
（2）这些热量可以使1 000 kg的水从30 ℃升高到多少℃？
35． 今年5月18日，我国在世界上第一次对可燃冰实现安全可控开采。1 m3可燃冰分解后，可释放出约150 m3天然气，已知q天然气=2.1×l07 J/m3，c水=4.2×l03 J/(kg·℃)。求：

（1）1 m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧，放出的热量约是多少？
（2）若上述热量全部被水吸收，可将多少kg的水从20 ℃加热至95 ℃？



1．A【解析】汽油的热值是4.6×107J/kg，它的意思是1 kg的汽油完全燃烧放出4.6×107J的热量。选A。
2．B【解析】做功和热传递都可以改变物体的内能，它们达到的效果都是一样的，故A正确；0 ℃的冰熔化成0 ℃的水的过程中，吸收热量，温度不变，但内能增大，故B错误；柴油机的散热器用水做冷却剂，是因为水的比热容较大，升高相同的温度，水吸收的热量多，故C正确；燃料的热值是指单位质量某种燃料完全燃烧时放出的热量，与燃料的质量没有关系，故D正确。故选B。

4．B【解析】热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，故A错误；使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故B正确；热值是燃料的特性，与放出热量的多少无关，故C错误；热值取决与燃料种类，与外界条件无关；而燃料的燃烧情况、能量的损失都会影响热机效率，故D错误。
5．ABD【解析】热值等于热量与质量的比值，是采用的比值定义法，A符合题意；功率是做功与做功时间的比值，是采用的比值定义法，B符合题意；功等于力与在力的方向移动距离的乘积，不是采用的比值定义法，C不符合题意；比热容是热量与温度变化和质量乘积的比值，是采用的比值定义法，D符合题意。
6．D【解析】柴油完全燃烧释放的热量Q=mq=1 kg×4.2×107 J/kg=4.2×107 J，因为 Q=cmΔt，所以水的质量m==500 kg；故选D。
7．C【解析】热机的效率与热机的功率无关，二者是两个不同的概念，A说法不正确；汽油机是点燃式，柴油机是压燃式，B说法不正确；汽油机工作时汽油在汽缸里燃烧，汽油属于二次能源，C说法正确；热机的效率与燃料的热值没有关系，提高燃料的利用率是提高热机效率的关键，D说法不正确。

9．D【解析】比热容和热值与物质种类有关，所以汽车油箱中的柴油用去了一半，则剩下的柴油比热容和热值不变。故选D。
10．C【解析】做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，故A正确；汽油机在做功冲程中，将内能转化为机械能，故B正确；热量是过程量，不能说物体含有热量的多少，故C错误；热值是物质的一种特性，对于同种物质不随质量、体积的改变而改变，所以燃料的热值与燃料的质量没有关系，故D正确。
11．8.4×105 20 等于
【解析】完全燃烧6 g的氢气可放出热量：Q放 =m氢q=0.006 kg×1.4×108 J/kg=8.4×105 J；水吸收的热量：Q吸=Q放=8.4×105 J，由Q=cm△t得，水升高温度：△t=Q吸/（cm）=8.4×105J/[4.2×103 J/(kg?℃)×10 kg]=20 ℃；热值是燃料的特性，与燃料的质量无关，所以罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值不变，等于1.4×108 J/kg。
12．（1）方向 （2）7.392×105 （3）37.3%
【解析】（1）在烧水的过程中，大量向外散失的能量不会自动再汇集回来，说明在能的转化和转移的过程中，能量转化和转移是有方向性；
（2）水吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103 J/（kg·℃）×2.2 kg×（100 ℃–20 ℃）=7.392×105 J，即水的内能增加了7.392×105 J；
（3）天然气完全燃烧放出的热量：Q放=mq=45×10-3 kg×4.4×107 J/kg=1.98×106 J；
燃气灶的效率：η=×100%=37.3%。

14．C【解析】固体和液体很难被压缩是因为分子间存在很大的斥力，而不是因为分子间没有间隙，故A错误；热值是一千克某种燃料完全燃烧所释放出来的热量，是燃料的一种特性，与燃料燃烧是否充分无关，故B错误；物体吸收热量，温度不一定升高，如晶体熔化、液体沸腾等，故C正确；比热容是物质本身的一种属性，与物体吸收热量的多少无关，故D错误。故选C。
15．比热容 8.4×105 0.01
【解析】汽车散热器用水作为冷却剂，是利用了水的比热容较大的性质；水吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103 J/（kg·℃）×10 kg×20 ℃=8.4×105 J；由题知，Q放=Q吸=8.4×105 J，∵Q放 =m气q，∴m气=Q放/q=8.4×105J/（8.4×107J/kg）=0.01 kg。
16．做功 机械能 2.5×107
【解析】题图示中，火花塞点燃，活塞向下运动，属于做功冲程，此过程中内能转化为机械能；2 kg汽油完全燃烧放出的热量为Q放=mq=2 kg×5×107 J/kg=1×108 J，所以对外做的有作功为W有=25%Q=25%×1×108J=2.5×107J。
17．小于 9×106
【解析】（1）如图

取相同质量m0，由图可知，QA根据q=可知，qA（2）已知V=0.3 m3，q=3.0×107 J/m3
天然气完全燃烧放出的热量：Q放=Vq=0.3 m3×3.0×107 J/m3=9×106 J
18．（1）8.4×106 J （2）0.28 kg （3）60%
【解析】（1）水吸收的热量：
Q吸=cm水Δt=4.2×103 J/（kg·℃）×50 kg×（60 ℃–20 ℃）=8.4×106 J；
（2）因为Q=mq
所以需要完全燃烧的焦炭质量：
m焦炭==0.28 kg；
（3）太阳能热水器的效率：
η=×100%=60%。

20．（1）8.4×106 J （2）3.36×107 J （3）25%
【解析】（1）水吸收的热量：Q吸=cmΔt=4.2×103 J/（kg·℃）×50 kg×（60 ℃–20 ℃）=8.4×106 J；
（2）0.8 kg煤气完全燃烧放出的热量：Q放=mq=0.8 kg×4.2×107 J/kg=3.36×107 J；
（3）燃气灶烧水的效率：η=×100%=25%。
21．B【解析】因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能量之比，所以，由内燃机的能量流向图可得，内燃机的热机效率：η=1–25%–40%=35%。故选B。
22．B【解析】用水的比热容大的特性，用水做冷却剂，A错误；发电机做功冲程将内能转化为机械能，B正确；精心保养可使发电机的效率达到100%，任何机械运动都会发热做额外功，C错误；排出的尾气对环境有污染，D错误；故选B。
23．A【解析】在涉及多个相关物理量时，研究其中两个量之间的关系，就需要保证其他量都要相等才行，故酒精和碎纸的质量相同，两只烧杯内水的质量相同，所应选A。
24．C【解析】因为水的比热容大，吸收或放出相同的热量，温度变化量较小，造成沿海地区昼夜温差比内陆地区小，故A错误。汽油机压缩冲程把机械能转化为内能，故B错误。因为氢的热值高，燃烧相同质量的燃料放出热量多，所以火箭用氢做燃料，C正确。冬天搓手取暖是利用做功来改变内能，故D错误。
25．4.2×1010 2×105
【解析】根据题目中已知热值为，体积为V=3 m3，则燃烧放出的热量，根据公式可得。

27．6×103 2.5×10-4
【解析】Q吸=cmΔt=2.0×103 J·(kg·℃）-1 ×0.02 kg×（170 ℃–20 ℃）=6×103 J；天然气燃烧放出热量Q放=Q吸/η=6×103J/60%=104 J；又Q放=qV得：V=Q放/q=104 J/4×107 J/m3=2.5×10-4 m3。
28．1.05×107 45
【解析】秸秆煤完全燃烧放出的热量Q=qm=2.1×107 J/kg×0.5 kg=1.05×107J。由Q吸=cmΔt可得，，所以水吸收热量温度升高到t1=t0+25 ℃=45 ℃。
29．4 000
【解析】1 kg可燃冰完全燃烧放出的热量：Q放=mq=1 kg×8.4×l08 J/kg=8.4×l08 J，由Q吸=cm△t可得：。
30．做功 6×103
【解析】塑料盒相当于一个气缸，塑料盒的盖相当于活塞，酒精在塑料盒内燃烧，产生高温高压的燃气，推动塑料盒盖运动，把内能转化为机械能，这一过程与热机工作时的做功冲程类似；完全燃烧酒精释放的热量是：Q=mq=2×10-4 kg×3×107 J/kg=6×103 J。
31．1.26×106 1 260 0.03
【解析】水需要吸收太阳能：Q=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×12 kg×25 ℃=1.26×106 J；电热水器需加热的时间为：t=W/P=Q/P=1.26×106 J/1 000 W=1 260 s；需要燃烧的燃气的体积为V=Q/q=1.26×106 J/4.2×107 J/ m3=0.03 m3。
32．（1）1.4×106 J （2）6.67 kg
【解析】（1）完全燃烧0.035 m3的天然气放出的热量为：Q=Vq=0.035 m2×4×107 J/m=1.4×106 J；（2）水的质量为：m=Q/cΔt=1.4×106 J/[4.2×103 J/（kg·℃）×50 ℃]=6.67 kg。
33．（1）8.4×106 J （2）0.1 m3
【解析】（1）热水器中水吸收的热量：Q=cm（t–0）=4.2×103 J/（kg·℃）×40 kg×（60 ℃–10 ℃）=8.4×106 J；
（2）天然气完全燃烧放出的热量Q放=Q吸=8.4×106 J，因为Q放=Vq所以天然气的体积。

35．（1）3.15×109 J （2）104 kg
【解析】（1）1 m3可燃冰分解后，可释放出约150 m3天然气，天然气完全燃烧放出的热量
Q=Vq=150 m3×2.1×107 J/m3=3.15×109 J；
（2）由Q=cm△t可得，水的质量。