人教版物理九年级全册热机的效率导学案

一．选择题（共10小题）

1．下列关于热现象的说法中正确的是（ ）

A．火箭使用液态氢作燃料，是因为液态氢含有的热量多

B．集中供暖采用热水循环，是利用了水的比热容较大的性质 C．在汽油机的压缩冲程中，内能转化为机械能 D．0℃的水变成0℃的冰，温度不变，内能不变 2．下列关于热值的说法正确的是（ ）

A．燃料燃烧时，用的燃料越多，燃料的热值越大 B．燃料燃烧时，放出的热量越多，燃料的热值越大

C．相同质量的不同燃料燃烧时，放出热量较多的燃料，热值较大 D．相同质量的不同燃料完全燃烧时，放出热量较多的燃料，热值较大 3．下列关于热值和热机效率的说法中，正确的是（ ） A．使燃料燃烧的更充分，可以增大热值 B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 C．柴油机的热机效率最高可以达到100% D．燃料燃烧释放的热量越大，热值越大

4．如图所示分别为内燃机甲、乙的能量流向图，则下列说法正确的是（ ）

A．通过技术改进，可使甲的E4等于E1

B．若E4大于E4'，则甲的热机效率一定高于乙 C．若E5小于E5'，则甲的热机效率一定高于乙

D．若甲、乙的热机效率相等且E1等于E1'，则E4一定等于E4' 5．关于四冲程内燃机，下列说法正确的是（ ）

A．汽油机和柴油机都是内燃机，在吸气冲程中，汽油机只吸入空气 B．古人钻木取火过程中的能量转化与内燃机做功冲程中的能量转化相同 C．若汽油机飞轮的转速为3000r/min，则该汽油机每秒对外做功25次 D．热机的效率越高，说明热机做功越快

6．油箱内的汽油燃烧掉一半后，剩余的汽油（ ） A．质量和热值都变为原来的一半

B．质量变为原来的一半，热值不变 C．质量没有变化，热值变为原来的一半 D．质量和热值都没有变化

7．关于热现象，下列说法正确的是（ ） A．热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多 B．对物体做功，物体内能一定增大 C．物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量 D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递 8．下列说法中正确的是（ ）

A．敲碎煤块使煤充分燃烧能提高煤的热值 B．燃料燃烧释放的热量越多，热值越大

C．当仅有热传递时，物体吸收热量时内能增加，放出热量时内能减小 D．与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，是因为丝绸的正电荷转移到玻璃棒上

9．发射卫星的火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料的哪种特性（ ） A．热值大

B．比热容大

C．热量大

D．内能大

10．关于燃料的热值，下列说法中正确的是（ ） A．燃料的热值跟燃料是否完全燃烧有关 B．燃料的热值与温度有关

C．燃料的热值与温度和质量都没有关系 D．燃料的质量越大，它的热值就越大 二．填空题（共3小题）

11．长春市为了整治城市环境，大力开发湿地公园，修建人工湖来调节气温，这是利用了水的比热容 的特性。火箭用液态氢做燃料，主要是因为它具有较大的 。 12．如图所示是汽油机 冲程。完全燃烧1kg汽油放出的热量是 J，若其效

率为25%，则消耗1kg汽油转化为机械能是 J（q汽油＝4.6×107J/kg）。

13．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同。比较不同物质的比热容，应选择图 进行实验；比较不同燃料的热值，应选择图 进行实验。

三．实验探究题（共1小题）

14．小梁同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系，如图所示。

燃料 煤油 菜籽油

加热前水温/℃

25 25

燃料燃尽时水温/℃ 燃料的热值/（J/kg）

35 30

4.6×107

他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并记录了杯中水的温度。 （1）在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是（甲图）：先固定 的位置，再调整固定的 位置。（均选填“A”或“B”）

（2）为保证实验结论的可靠，实验时应控制燃料的质量相同、水的初温和水的 相同。

（3）小梁同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及酒精灯中燃料的质量。根据记录的数据，利用公式Q吸＝cmΔt计算出了水吸收的热量。他想通过这些数据计算出煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果可靠吗？ 。理由是 。 （4）根据表中数据计算：菜籽油的热值为 J/kg。

四．计算题（共1小题）

15．“可燃冰”，专家们称之为“天然气水合物”或“甲烷水合物”，是水和天然气在高压和低温条件下混合产生的一种固态物质，外貌类似冰或固体酒精，点火即可燃烧。而且燃烧后不产生任何残渣和废气，且储量巨大，因此被国际公认为石油等的接替能源。1m3可燃冰可释放出160～180m3的天然气。 请计算：

（1）完全燃烧168m3的天然气可以释放的热量为？

（2）若这些热量全部被水吸收，可以将质量为多少千克的水由20℃加热到70℃？[q天然

气

＝4×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]

14.2 热机的效率 同步卷1

参考答案与试题解析

一．选择题（共10小题）

1．下列关于热现象的说法中正确的是（ ）

A．火箭使用液态氢作燃料，是因为液态氢含有的热量多

B．集中供暖采用热水循环，是利用了水的比热容较大的性质 C．在汽油机的压缩冲程中，内能转化为机械能 D．0℃的水变成0℃的冰，温度不变，内能不变

【分析】（1）火箭使用液态氢作燃料，是因为液态氢热值大；

（2）对水的比热容大的理解：相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多； （3）在内燃机的做功冲程中能量转化是内能转化为机械能，压缩冲程中能量转化是机械能转化为内能；

（4）水凝固放热，温度不变，内能减小。

【解答】解：A、火箭使用液态氢作燃料，是因为液态氢热值大，故A错误；

B、因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，所以暖气中用水做传热介质，故B正确；

C、汽油机的压缩冲程中能量转化是机械能转化为内能，故C错误；

D、0℃的水变成0℃的冰，属于凝固现象，此时温度不变，但需要放热，所以内能减小，故D错误。 故选：B。

【点评】本题综合考查了热值、内能、热机、比热容等知识，正确理解相关的知识点是解题的关键。

2．下列关于热值的说法正确的是（ ）

A．燃料燃烧时，用的燃料越多，燃料的热值越大 B．燃料燃烧时，放出的热量越多，燃料的热值越大

C．相同质量的不同燃料燃烧时，放出热量较多的燃料，热值较大 D．相同质量的不同燃料完全燃烧时，放出热量较多的燃料，热值较大

【分析】1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值。热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关。 【解答】解：

AB、燃料的热值只与燃料的种类有关，与放出热量的多少、燃料的质量和燃料的燃烧程度无关，故A、B错误；

CD、相同质量的不同燃料完全燃烧时，放出热量越大的燃料，其热值越大，故C错误，D正确。 故选：D。

【点评】本题考查了学生对热值概念的了解与掌握，明确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、燃烧程度等无关）是本题的关键。 3．下列关于热值和热机效率的说法中，正确的是（ ） A．使燃料燃烧的更充分，可以增大热值 B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 C．柴油机的热机效率最高可以达到100% D．燃料燃烧释放的热量越大，热值越大

【分析】（1）热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关；

（2）热机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，在工作过程中，损失的能量越少，热机的效率越高；

（3）任何机器在做功时都不可避免的做额外功，效率不可能达到100%。 【解答】解：A、热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，故A错误；

B、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； C、任何机器的做功时都不可避免的做额外功，效率不可能达到100%，故C错误； D、热值是燃料的特性，与放出热量的多少无关，故D错误。 故选：B。

【点评】本题主要考查了热值的概念和热机效率，关键是知道热值是燃料的一种特性。 4．如图所示分别为内燃机甲、乙的能量流向图，则下列说法正确的是（ ）

A．通过技术改进，可使甲的E4等于E1

B．若E4大于E4'，则甲的热机效率一定高于乙 C．若E5小于E5'，则甲的热机效率一定高于乙

D．若甲、乙的热机效率相等且E1等于E1'，则E4一定等于E4'

【分析】（1）热机效率是指有用功能量与燃料完全燃烧放出的能量的比值，比值越高，效率越高；

（2）热机在工作过程中不可避免地要克服机械间的摩擦而做额外功，因此效率不可能达到100%。

【解答】解：A、内燃机在工作过程中不可避免地要克服机械间的摩擦而做额外功，因此效率不可能达到100%，即甲的E4不能等于E1，故A错误； B、甲的效率为η甲＝

，乙的效率为η乙＝

，由于不知道E1和E1′的大小关系，

因此不能判断甲、乙的热机效率大小，故B错误；

C、E5和E5′是散热损失的能量，散热损失的能量小，不代表有用功能量与燃料完全燃烧放出的能量的比值大，因此效率不一定高，故C错误； D、由热机效率的概念可知，甲的效率为η甲＝

，乙的效率为η乙＝

，若甲、乙

的热机效率相等，且E1等于E1'，则E4一定等于E4′，故D正确。 故选：D。

【点评】本题考查了对热机效率概念的理解，属于基础题，难度不大。 5．关于四冲程内燃机，下列说法正确的是（ ）

A．汽油机和柴油机都是内燃机，在吸气冲程中，汽油机只吸入空气 B．古人钻木取火过程中的能量转化与内燃机做功冲程中的能量转化相同

C．若汽油机飞轮的转速为3000r/min，则该汽油机每秒对外做功25次 D．热机的效率越高，说明热机做功越快

【分析】（1）柴油机和汽油机都是利用内能做功的机器，都是热机，因为燃料都是在气缸内燃烧，又都叫做内燃机，工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气；

（2）内燃机在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； （3）四冲程汽油机在一个工作循环中曲轴转2圈，飞轮转2周，做功一次；

（4）功率是描述热机做功快慢的物理量，效率是指机器有效利用能量占总能量的百分数。 【解答】解：A、柴油机和汽油机都属于内燃机，工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的只有空气，故A错误；

B、钻木取火是对物体做功，内能增大，将机械能转化为内能，内燃机在做功冲程是将内能转化为机械能，故B错误；

C、四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min＝50r/s，则该汽油机飞轮每秒钟转50圈，因为飞轮转2圈，对外做功1次，所以飞轮转50圈，汽油机对外做功25次，故C正确； D、热机的效率越高说明用来做有用功的能量占燃料完全燃烧产生的能量之比越大，做功越快是指功率大，功率和效率没有关系，故D错误。 故选：C。

【点评】本题考查热机的有关知识，属于对基础知识的考查，难度不大。 6．油箱内的汽油燃烧掉一半后，剩余的汽油（ ） A．质量和热值都变为原来的一半

B．质量变为原来的一半，热值不变 C．质量没有变化，热值变为原来的一半 D．质量和热值都没有变化

【分析】（1）物体所含物质的多少叫质量，质量是物体的属性。 （2）热值是燃料的一种特性，热值大小与燃料的种类有关。

【解答】解：油箱内的汽油燃烧掉一半后，剩余的汽油的质量变为原来的一半，热值不变。

故ACD错误，B正确。 故选：B。

【点评】深入理解质量和热值的概念，可解答此题。

7．关于热现象，下列说法正确的是（ ） A．热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多 B．对物体做功，物体内能一定增大 C．物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量 D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递

【分析】（1）某种物质完全燃烧放出的热量和质量的比值叫热值，热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关； （2）对物体做功，如果是改变其位置、高度等，则内能不会增加； （3）做功和热传递都可以改变物体的内能； （4）发生热传递的条件是存在温度差。

【解答】解：A、燃料燃烧放出热量的多少，与燃料的热值、质量和燃烧程度有关，故A错误；

B、对物体做功，如果是改变其位置、高度等，则内能不一定增加，故B错误； C、物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量，也可能外界对物体做了功，故C正确； D、热量是从高温物体向低温物体传递的或者从物体的高温部分传向低温部分，内能大的物体温度不一定高，故D错误。 故选：C。

【点评】本题考查了学生对内能、热值、热传递的理解，属于基本概念的考查，是学生容易出错的地方。

8．下列说法中正确的是（ ）

A．敲碎煤块使煤充分燃烧能提高煤的热值 B．燃料燃烧释放的热量越多，热值越大

C．当仅有热传递时，物体吸收热量时内能增加，放出热量时内能减小 D．与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，是因为丝绸的正电荷转移到玻璃棒上 【分析】（1）（2）热值的大小只与燃料的种类有关；

（2）家庭电路中，电流过大的原因：一是短路；二是用电器的总功率过大。 （3）改变内能的方法有两个：做功和热传递；

（4）摩擦起电的实质是电子的转移，得到电子的物体带负电，失去电子的物体带正电。 【解答】解：

AB、热值的大小只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况、放出的热量无关，故AB错

误；

C、当仅有热传递时，物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减小，故C正确； D、与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，是因为在摩擦过程中玻璃棒失去了电子，故D错误。 故选：C。

【点评】本题考查了热值、改变内能的方法、摩擦起电的实质，都是基础知识。 9．发射卫星的火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料的哪种特性（ ） A．热值大

B．比热容大

C．热量大

D．内能大

【分析】热值是指1千克的某种燃料完全燃烧后释放的能量，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时，释放出的热量越多，所以在选择火箭燃料时首先应该考虑燃料热值的大小。

【解答】解：运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，由Q放＝mq可知，完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量，故A正确。 故选：A。

【点评】本题主要考查燃料热值的特性，会利用其解决生活中的实际问题，知道热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时，释放出的热量越多即可解答。 10．关于燃料的热值，下列说法中正确的是（ ） A．燃料的热值跟燃料是否完全燃烧有关 B．燃料的热值与温度有关

C．燃料的热值与温度和质量都没有关系 D．燃料的质量越大，它的热值就越大

【分析】热值是燃料本身的特性，热值的大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、温度、放出热量的多少以及是否完全燃烧无关。

【解答】解：热值是燃料本身的特性，热值的大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、温度、放出热量的多少以及是否完全燃烧无关，故ABD错误，C正确。 故选：C。

【点评】本题考查燃料热值的定义，能理解燃料的热值是燃料的一种特性，它与燃料的质量、温度、放出热量多少以及是否完全燃烧无关是解题的关键。 二．填空题（共3小题）

11．长春市为了整治城市环境，大力开发湿地公园，修建人工湖来调节气温，这是利用了水

的比热容 较大 的特性。火箭用液态氢做燃料，主要是因为它具有较大的 热值 。 【分析】水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量时，水的温度升高或降低得少；热值是燃料的一种特性，在完全燃烧相同质量的燃料时，热值越大的燃料放出的热量越多。

【解答】解：水的比热容较大，白天，相同质量的水和土壤、沙石比较，吸收相同的热量时，水的温度升高得少；夜晚，放出相同的热量时，水的温度降低得少，使得昼夜的温差小，所以修建人工湖可以有效调节周围环境的气温；

火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以放出更多的热量。 故答案为：较大；热值。

【点评】本题考查了学生对水的比热容大的特点及其应用、热值的了解和掌握，属于基础题。

12．如图所示是汽油机 排气 冲程。完全燃烧1kg汽油放出的热量是 4.6×107 J，若其效率为25%，则消耗1kg汽油转化为机械能是 1.15×107 J（q汽油＝4.6×107J/kg）。

【分析】观察汽油机的进气门、排气门的状态和活塞的运动方向来判断； 利用Q放＝qm可求出完全燃烧1kg汽油放出的热量； 已知汽油机的效率，利用η＝

可求出消耗1kg汽油转化的机械能。

【解答】解：由图可知，汽油机的进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，说明是汽油机的排气冲程；

完全燃烧1kg汽油放出的热量为：Q放＝q汽油m＝4.6×107J/kg×1kg＝4.6×107J； 已知效率η＝25%，由η＝×25%＝1.15×107J。

故答案为：排气；4.6×107；1.15×107。

【点评】本题考查了汽油机冲程的判断和对热值及效率计算公式的应用，属于基础题，

可知消耗1kg汽油转化的机械能为：W＝Q放η＝4.6×107J

难度不大。

13．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同。比较不同物质的比热容，应选择图 甲、丙 进行实验；比较不同燃料的热值，应选择图 甲、乙 进行实验。

【分析】根据控制变量法的应用规则，要比较不同燃料的热值，必须取不同种类的燃料；要比较不同物质的比热，就要取不同种类的液体。 【解答】解：

由图可知，甲、丙两图中燃料种类相同（即热源相同），被加热的液体质量相同而种类不同，因此可以用甲、丙两实验比较不同物质的比热容；

由图可知，甲、乙两图中被加热的液体种类相同、加热用的燃料的种类不同，所以可用甲、乙两图进行实验，比较不同燃料的热值。 故答案为：甲、丙；甲、乙。

【点评】本题考查了学生对热值概念、比热容概念的了解与掌握，分析时利用好控制变量法是解决本题的关键。 三．实验探究题（共1小题）

14．小梁同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系，如图所示。

燃料 煤油 菜籽油

加热前水温/℃

25 25

燃料燃尽时水温/℃ 燃料的热值/（J/kg）

35 30

4.6×107

他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并记录了杯中水的温度。 （1）在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是（甲图）：先固定 B 的位置，再调整固定的 A 位置。（均选填“A”或“B”）

（2）为保证实验结论的可靠，实验时应控制燃料的质量相同、水的初温和水的 质量

相同。

（3）小梁同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及酒精灯中燃料的质量。根据记录的数据，利用公式Q吸＝cmΔt计算出了水吸收的热量。他想通过这些数据计算出煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果可靠吗？ 不可靠 。理由是 燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失 。

（4）根据表中数据计算：菜籽油的热值为 2.3×106 J/kg。

【分析】（1）安装实验器材时需要先固定B的位置，能够利用酒精灯的外焰给烧杯充分加热；然后再调整A的位置，使温度计的玻璃泡完全接触水，并且不要碰到烧杯壁和烧杯底；

（2）探究两种燃料的热值时，需要控制水的质量和水的初温相同；

（3）燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小；

（4）燃料放出的热量被液体吸收，即Q吸＝Q放，根据Q吸＝cmΔt、Q放＝mq列出等式即可求出菜籽油的热值。

【解答】解：（1）为了利用加热装置的外焰给烧杯充分加热，安装器材时需要先固定下面B的位置，然后再调整A的位置，并且不要碰到烧杯壁和烧杯底；

（2）为了保证实验的可靠性，需要控制燃料的质量和水的初温、水的质量相同； （3）因为燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小，因此这样的计算结果不可靠； （4）因为Q放＝Q吸，

所以煤油：c水mΔt水＝m煤油q煤油，即c水m（35℃﹣25℃）＝m煤油×2.4×106J/kg， 菜籽油：c水mΔt水＝m菜籽油q菜籽油，即c水m（30℃﹣25℃）＝m菜籽油×q菜籽油， 联立以上两式可得：q菜籽油＝2.3×106J/kg；

故答案为：（1）B；A；（2）质量；（3）不可靠；燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、

存在热损失；（4）2.3×106。

【点评】此类实验问题，要结合控制变量法进行分析研究，通过观察温度的变化判断燃料热值的大小；同时还要学会器材的组装，实验误差的分析等。 四．计算题（共1小题）

15．“可燃冰”，专家们称之为“天然气水合物”或“甲烷水合物”，是水和天然气在高压和低温条件下混合产生的一种固态物质，外貌类似冰或固体酒精，点火即可燃烧。而且燃烧后不产生任何残渣和废气，且储量巨大，因此被国际公认为石油等的接替能源。1m3可燃冰可释放出160～180m3的天然气。 请计算：

（1）完全燃烧168m3的天然气可以释放的热量为？

（2）若这些热量全部被水吸收，可以将质量为多少千克的水由20℃加热到70℃？[q天然

气

＝4×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]

【分析】（1）根据Q放＝Vq天然气求出天然气完全燃烧所放出的热量；

（2）若这些热量全部被水吸收，根据Q吸＝c水m水（t﹣t0）的变形公式求出水的质量。 【解答】解：（1）天然气完全燃烧所放出的热量：Q放＝Vq6.72×109J；

（2）水吸收的热量：Q吸＝Q放＝6.72×109J； 由Q

＝c

m

（t﹣t0）得，水的质量：m

＝

＝

天然气

＝168m3×4×107J/m3＝

吸水水水

＝3.2×104kg。

答：（1）完全燃烧168m3的天然气可以释放的热量为6.72×109J；

（2）若这些热量全部被水吸收，可以将质量为3.2×104kg的水由20℃加热到70℃。 【点评】本题主要考查吸热公式、燃料完全燃烧放热公式的应用，难度不大。