熱機(jī)效率（ 含答案解析 ） 人教版九年級(jí)物理 知識(shí)精細(xì)梳理與培優(yōu)拓展提升

熱機(jī)效率【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知道熱值的概念；2.會(huì)進(jìn)行熱值的簡(jiǎn)單計(jì)算；3.了解熱機(jī)效率的概念以及提高熱機(jī)效率的途徑；4.會(huì)進(jìn)行熱機(jī)效率的簡(jiǎn)單計(jì)算?！局R(shí)導(dǎo)圖】【基礎(chǔ)知識(shí)】知識(shí)點(diǎn)一、燃料的熱值1.燃料（1）燃料的種類燃料是指可燃燒的物質(zhì)，根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)，燃料可分為不同的種類，最常見(jiàn)的是按其物理狀態(tài)分類。（2）燃料燃燒時(shí)能量轉(zhuǎn)化燃料在燃燒時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2.燃料的熱值燃料種類很多，由于其燃燒成分不同，相同質(zhì)量的不同燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量不同，在物理學(xué)上用“熱值”來(lái)表示燃料燃燒的放熱本領(lǐng)。（1）熱值：某種燃料完全燃燒放出的熱量，與其質(zhì)量的比值叫這種燃料的熱值；用“q”表示。（2）熱值單位：J/kg。（3）熱值的物理意義：一、1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量就等于該燃料的熱值；二、熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性，同時(shí)反映出不同燃料燃燒過(guò)程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的本領(lǐng)大小；也就是說(shuō)，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無(wú)關(guān)。（4）燃料燃燒放出的熱量：特別提醒固體燃料、液體燃料的熱值以“J/kg”為單位，而氣體燃料的熱值以“J/m3”為單位。因此（5）對(duì)燃料熱值的透析熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性，同時(shí)反映出不同燃料燃燒過(guò)程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的本領(lǐng)大??；也就是說(shuō)，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無(wú)關(guān)對(duì)于熱值的概念，要注重理解三個(gè)關(guān)鍵詞：“1kg”、“某種燃料”、“完全燃燒”。1kg是指燃料的質(zhì)量，如果燃料的質(zhì)量不是1kg，那么該燃料完全燃燒放出的熱量就不等于熱值的數(shù)值；某種燃料是指熱值與燃料的種類有關(guān)；完全燃燒意思是燃料要完全燒盡，否則1kg燃料燃燒過(guò)程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能就不是該熱值所確定的值燃料熱值的高低是衡量燃料優(yōu)劣的主要指標(biāo)特別提醒常用燃料的熱值見(jiàn)下表：【例1】關(guān)于熱值和熱機(jī)效率，下列說(shuō)法正確的是（）。A．使燃料燃燒更充分，可提高熱機(jī)效率；B．熱機(jī)使用的燃料的熱值越大，熱機(jī)效率就越高；C．1kg汽油在汽缸內(nèi)燃燒放出的熱量，就是汽油的熱值；D．火箭升空時(shí)燃料燃燒放出的熱量全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能【答案】A?！窘馕觥緼．使燃料燃燒更充分，可以增大有效利用的能量，提高熱機(jī)的效率，故A正確；B．熱機(jī)的效率是指用來(lái)做有用功的能量與燃料完全燃燒產(chǎn)生的能量之比，與燃料的熱值無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；C．1kg汽油完全燃燒放出的熱量叫做汽油的熱值，熱值是燃料的一種特性，和燃料是否燃燒、是否完全燃燒、燃料的質(zhì)量等無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；D．火箭升空時(shí)燃料燃燒放出的熱量一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，故D錯(cuò)誤。故選A?！纠?】安全、清潔、方便的太陽(yáng)能越來(lái)越受到人們的重視和廣泛利用。如圖所示，一太陽(yáng)能熱水器內(nèi)裝有質(zhì)量為250kg，溫度為20℃的水，在陽(yáng)光照射一段時(shí)間后，水溫升高到80℃。（水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）、干木柴的熱值為1.2×107J/kg）（1）水吸收的熱量是多少？（2）這些能量相當(dāng)于完全燃燒多少千克干木柴放出的熱量？【答案】(1)6.3×107J；(2)5.25kg?！窘馕觥?1)水吸收的熱量：Q吸=cm1△t=4.2×103J/(kg?℃)×250kg×(80℃?20℃)=6.3×107J，(2)這些熱量相當(dāng)于完全燃燒m2千克干木柴放出的熱量，由Q吸=Q放=m2q可得：m2===5.25kg。答：(1)水吸收的熱量是6.3×107J；(2)這些能量相當(dāng)于完全燃燒5.25kg干木柴放出的熱量。【點(diǎn)睛】（1）知道水的質(zhì)量、水的初溫和末溫，根據(jù)吸熱公式計(jì)算水吸收的熱量；（2）求出了水吸收的熱量，由題知Q吸=Q放，利用Q放=mq計(jì)算需要完全燃燒多少干木柴。知識(shí)點(diǎn)二、熱機(jī)的效率1.燃料的有效利用：用煤氣灶、鍋爐、煤爐等燒水時(shí)，燃料不能完全燃燒利用，具體原因是多樣的。例如，燃料不能完全燃燒而損失了一部分能量，裝水的容器吸收了一部分能量、灶體本身也會(huì)吸收一部分能量，高溫的煙氣帶走了一部分能量，還有一部分能量直接散失掉了，水吸收的熱量只占燃料燃燒放出熱量的一部分，只有水吸收的熱量才是有效利用的部分。如圖所示：2.鍋爐的效率（1）鍋爐是利用燃料或其他熱源把水加熱成熱水或蒸汽的設(shè)備。鍋爐包括鍋和爐兩部分，鍋是指盛水的容器，爐是燃料燃燒的裝置。（2）提高鍋爐燃料利用率的途徑：一、讓燃料盡可能充分燃燒，如將煤研磨成粉狀，加大進(jìn)風(fēng)量等；二、減少熱量損失，如加大有效受熱面積等。3.內(nèi)燃機(jī)中熱量燃燒的能量流向圖4.熱機(jī)效率（1）定義：用來(lái)做有用功的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量的比值。（2）計(jì)算公式：對(duì)熱機(jī)而言，其中用來(lái)做有用功的能量Q有用等于熱機(jī)對(duì)外的有用功W有用，故熱機(jī)的效率公式又可寫(xiě)成：。（3）物理意義：熱機(jī)的效率表示使用熱機(jī)時(shí)對(duì)燃料的利用率的高低，因此熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。（4）常見(jiàn)熱機(jī)效率：蒸汽機(jī)6%-15%，汽油機(jī)20%-30%，柴油機(jī)30%-45%。特別提醒5.提高熱機(jī)效率的主要途徑①改善燃燒的條件，使燃料盡可能充分燃燒（將煤磨成煤粉，用空氣吹進(jìn)爐膛，使之更充分燃燒）；②減少各種熱量損失（I.加大受熱面積，以減少煙塵廢氣帶走的熱量；II.使用較好的保溫材料，減少熱損失）；③在熱機(jī)設(shè)計(jì)和制造上，采用先進(jìn)的技術(shù)；④保障良好的潤(rùn)滑，減少機(jī)械摩擦。廢棄能量的利用在熱機(jī)的能量損失中，廢氣帶走的能量最多，所以設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的主要措施。例如，人們將發(fā)電廠蒸汽輪機(jī)排除的廢氣送入熱電站進(jìn)行供熱，將廢氣中的能量甲乙利用，大大提高了熱量的利用率。【例1】關(guān)于熱機(jī)的效率，下列說(shuō)法正確的是（）。A.在做功同樣多的情況下，熱機(jī)的效率越高消耗的燃料越多；B.一般情況下柴油機(jī)的效率比汽油機(jī)的高；C.熱機(jī)的效率越高說(shuō)明做功越快；D.熱機(jī)損失的能量中，廢氣帶走的能量較少，主要是由于機(jī)械摩擦損失的【答案】B?！窘馕觥緼．熱機(jī)的效率越高，做有用功與燃料完全燃燒放出的熱量的比值越大，即在做功相同的情況下，消耗的燃料較少，或消耗相同的燃料，做功較多，故A錯(cuò)誤。B．一般情況下柴油機(jī)的效率比汽油機(jī)的高，多用在重型機(jī)器上，故B正確；C．熱機(jī)的效率是有用功與燃料完全燃燒放出的熱量的比值，熱機(jī)的效率越高說(shuō)明有用功占的比值越大，功率表示做功的快慢，功率越高說(shuō)明做功越快，效率和功率是兩個(gè)不同的物理量，二者之間沒(méi)有必然聯(lián)系，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的能量流向，熱機(jī)損失的能量中，廢氣帶走的能量較多，故D錯(cuò)誤。故選B?！纠?】已知天然氣的熱值為3.8×107J/m3，水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃）。求：（1）完全燃燒1.4×10-2m3天然氣放出多少熱量?（2）若某天然氣灶的效率為60%，則這些天然氣可將質(zhì)量為3.8kg，初溫為25℃的水加熱到多少℃?（當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簭?qiáng)為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）【答案】（1）5.32×105J；（2）45℃?！窘馕觥?1)完全燃燒1.4×10-2m3天然氣放出的熱量：Q放=Vq=1.4×10-2m3×3.8×107J/m3=5.32×105J；(2)由題知，水吸收的熱量：Q吸=Q放×60%=5.32×105J×60%=3.192×105J，由Q吸=cm△t可得水升高的溫度：△t===20℃；水的溫度升高到：25℃20℃=45℃。答：(1)完全燃燒1.4×10-2m3天然氣可放出5.32×105J熱量；(2)若某天然氣灶的效率為60%，則這些天然氣可將質(zhì)量為3.8kg，初溫為25℃的水加熱到45℃?！痉椒◣汀款}型一：熱值及其計(jì)算【角度1】對(duì)熱值的理解★易錯(cuò)警示某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫這種燃料的熱值。從定義上看，熱值是燃料的一種性質(zhì)，它只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、燃燒程度等無(wú)關(guān)?！镜淅肯铝姓f(shuō)法正確的是（）。A．以天然氣為燃料，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率可以達(dá)到100%；B．盡量增大熱機(jī)的功率，可以提高熱機(jī)的效率；C．燃料燃燒放出的熱量越多，它的熱值就越大；D．熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒后放出的熱量【答案】D?！窘馕觥緼．以天然氣為燃料，仍有熱量散失，仍需克服摩擦做功，因此汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率始終不能達(dá)到100%，故A錯(cuò)誤；B．功率反映熱機(jī)做功的快慢程度，而熱機(jī)效率反映有用功在燃料完全燃燒放出的熱量中所占的比例大小，它們是兩個(gè)不同的物理量，沒(méi)有直接的關(guān)系，故B錯(cuò)誤；C．熱值是燃料的特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、燃燒情況以及放出熱量的多少無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；D．熱值是一定質(zhì)量的燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量的比值，在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒后放出的熱量，故D正確。故選D?！窘嵌?】熱值的相關(guān)計(jì)算解答是要注意干木柴完全燃燒放出的熱量完全被水吸收，從而建立等式關(guān)系Q放=Q吸。【典例】完全燃燒0.35kg干木柴放出的熱量為_(kāi)______J，假設(shè)這些熱量全部被水吸收，能使_______kg水的溫度升高50℃。(c水=4.2×103J/(kg·℃)，干木柴的熱值是1.2×107J/kg)【答案】4.2×106；20?！窘馕觥扛赡静穹懦龅臒崃浚杭僭O(shè)這些熱量全部被水吸收：，由可得，水的質(zhì)量：。【點(diǎn)睛】本題利用了公式和進(jìn)行計(jì)算，關(guān)鍵是注意“升高到”和“升高了”的區(qū)別，這個(gè)也是學(xué)生容易出錯(cuò)的地方。題型二：熱機(jī)效率【角度1】對(duì)熱機(jī)效率的理解對(duì)熱機(jī)效率高的兩種理解：（1）當(dāng)燃燒相同的燃料時(shí)，效率高的做的功多；（2）當(dāng)做的有用功相同時(shí)，效率高的消耗的燃料少。【典例】下列關(guān)于熱機(jī)效率的說(shuō)法中正確的是（）。A．蒸汽機(jī)的效率比內(nèi)燃機(jī)高；B．熱機(jī)的功率越大，它的效率也一定越高；C．用來(lái)做有用功的那部分能量跟燃料燃燒放出的能量之比叫熱機(jī)效率；D．用來(lái)做有用功的那部分能量跟燃料完全燃燒所放出的能量之比叫熱機(jī)效率【答案】D?！窘馕觥緼．在熱機(jī)中，蒸汽機(jī)的效率最低，故A錯(cuò)誤；B．熱機(jī)做功越快，表示熱機(jī)的功率越大，與效率無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；CD．根據(jù)熱機(jī)效率的定義，熱機(jī)所做有用功（有效利用的能量）與燃料完全燃燒釋放的熱量之比叫做熱機(jī)效率，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D?！窘嵌?】熱機(jī)效率相關(guān)計(jì)算【典例】使用清潔能源天然氣有助于國(guó)家提出的2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。小明同學(xué)用他家的天然氣灶將質(zhì)量為2kg，初溫為15℃的水加熱到95℃，水吸收的熱量是_______J：若此過(guò)程的熱效率為40%，則此過(guò)程消耗天然氣_______m3。（水的比熱容為4．2103J/（kg·℃），天然氣熱值為4.2107/m3）【答案】；。【解析】[1]水吸收的熱量是故水吸收的熱量是。[2]若此過(guò)程的熱效率為40%，則天然氣的釋放的熱量為則天然氣的體積為；則天然氣的體積為?！窘嵌?】效率與功率熱機(jī)效率與功率的區(qū)別熱機(jī)效率熱機(jī)功率定義用來(lái)做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比單位時(shí)間內(nèi)做的功物理意義反映熱機(jī)對(duì)能量的利用反映熱機(jī)做功的快慢定義式【典例】下列關(guān)于熱機(jī)效率的說(shuō)法中正確的是（）。A．蒸汽機(jī)的效率比內(nèi)燃機(jī)高；B．熱機(jī)的功率越大，它的效率也一定越高；C．用來(lái)做有用功的那部分能量跟燃料燃燒放出的能量之比叫熱機(jī)效率；D．用來(lái)做有用功的那部分能量跟燃料完全燃燒所放出的能量之比叫熱機(jī)效率【答案】D?！窘馕觥緼．在熱機(jī)中，蒸汽機(jī)的效率最低，故A錯(cuò)誤；B．熱機(jī)做功越快，表示熱機(jī)的功率越大，與效率無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；CD．根據(jù)熱機(jī)效率的定義，熱機(jī)所做有用功（有效利用的能量）與燃料完全燃燒釋放的熱量之比叫做熱機(jī)效率，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。題型三：熱值、比熱容與熱機(jī)效率綜合（1）物質(zhì)吸熱時(shí)，利用比熱容的概念計(jì)算吸收的熱量；（2）物質(zhì)燃燒時(shí)，利用熱值概念計(jì)算發(fā)出的熱量；（3）根據(jù)熱機(jī)效率的概念計(jì)算待求物理量?！镜淅?020年5月13日，備受大家關(guān)注的“懸崖村”的村民們逐漸搬進(jìn)位于涼山州昭覺(jué)縣城的易地扶貧搬遷安置點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了“拎包入住”。易地扶貧搬遷安置戶小強(qiáng)同學(xué)家里有一個(gè)容積為5L的水壺，水壺里裝有3.5kg初溫為50℃的水，他用家里的液化氣爐具把水加熱到70℃使用。（已知液化氣的熱值q＝4.9×107J/m3）求：（1）燒水過(guò)程水吸收了多少熱量？（2）若實(shí)際使用了0.02m3的液化氣，則該液化氣爐具的效率是多少？【答案】（1）燒水過(guò)程水吸收的熱量為2.94×105J；（2）液化氣爐具的效率是30%。【解析】（1）水吸收的熱量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×3.5kg×（70℃﹣50℃）＝2.94×105J；（2）0.02m3的液化氣完全燃燒放出的熱量：Q放＝Vq＝0.02m3×4.9×107J/m3＝9.8×105J，該液化氣爐具的效率：η＝＝×100%＝30%。【點(diǎn)睛】此題考查了吸熱公式、燃料完全燃燒放熱公式和熱效率計(jì)算公式的應(yīng)用，屬于基本規(guī)律的考查，難度不大。（1）已知水的質(zhì)量、比熱容、初溫和末溫，利用吸熱公式Q吸＝cm△t求出水吸收的熱量；（2）已知實(shí)際使用液化氣的體積及其熱值，根據(jù)公式Q放＝Vq可以求出液化氣完全燃燒放出的熱量；知道水吸收的熱量和液化氣完全燃燒釋放的熱量，兩者之比就是該液化氣爐具的效率。題型四：探究實(shí)驗(yàn)-燃料的熱值【典例】如圖所示，甲、乙、丙圖中的裝置完全相同，燃料的質(zhì)量是10g，燒杯內(nèi)的液體質(zhì)量和初溫也相同。(1)下列說(shuō)法正確的是______；A．比較不同液體的比熱容，可以選擇甲、丙兩圖B．比較不同液體的比熱容，可以選擇乙、丙兩圖C．比較不同燃料的熱值，可以選擇乙、丙兩圖D．比較不同燃料的熱值，可以選擇甲、丙兩圖(2)為了研究不同物質(zhì)的吸熱能力，利用其中兩幅圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)作出了兩種液體的溫度隨時(shí)間變化的圖像，如圖2所示：①加熱10min，a液體吸收的熱量______（選填“大于”、“小于”或“等于”）b液體吸收的熱量；②由圖可以看出，在沸騰前，升高相同的溫度，液體______時(shí)間較長(zhǎng)，液體______的比熱容大；③如果已知b液體的比熱容是1.8×103J/(kg·℃)，則a液體的比熱容是______J/(kg·℃)。若要在a、b中選擇某種液體作為冷卻液，應(yīng)選用______。【答案】A；等于；b；b；0.9×103；b?！窘馕觥?1)[1]AB．比較不同液體的吸熱能力，則需要燃燒相同的燃料（確保相同時(shí)間放出的熱量相同），加熱相同的時(shí)間，比較質(zhì)量和初溫相同的液體升高的溫度，可以選擇甲、丙兩圖，故A正確、B錯(cuò)誤；CD．為了比較不同燃料的熱值大小，要用不同的燃料，加熱質(zhì)量相同的同種液體，故選用甲、乙兩圖，故CD錯(cuò)誤。故選A。(2)①[2]根據(jù)轉(zhuǎn)換法，不同物質(zhì)吸熱的多少是通過(guò)加熱時(shí)間來(lái)反映的，加熱10min，a液體吸收的熱量等于b液體吸收的熱量。②[3][4]由圖可知，兩種物質(zhì)都升高80℃﹣20℃=60℃a的加熱時(shí)間為10min，b的加熱時(shí)間為20min，b加熱時(shí)間長(zhǎng)，b吸收的熱量為a吸收熱量的2倍，由比較吸熱能力的方法，b的吸熱能力強(qiáng)。③[5]根據(jù)可知，在液體的質(zhì)量相同、升高相同的溫度時(shí)，比熱容與吸收的熱量成正比，b吸收的熱量為a吸收熱量的2倍，則b的比熱容為a的比熱容的2倍，即a的比熱容[6]根據(jù)可知，相同質(zhì)量的b、a兩種物質(zhì)升高相同的溫度，因b的比熱容大，故b吸熱多，故若要在a、b中選擇某種液體作為冷卻液，應(yīng)選用b?！军c(diǎn)睛】本題比較不同物質(zhì)的吸熱能力和比較不同燃料的熱值，考查控制變量法、轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用和比較吸熱能力的方法及兩實(shí)驗(yàn)相同與不同之處，為熱學(xué)中的重要實(shí)驗(yàn)。(1)我們使用相同的熱源通過(guò)加熱時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)比較吸熱多少，這種方法叫轉(zhuǎn)換法；為了比較熱值大小，要用不同的燃料，加熱質(zhì)量相同的同種液體，根據(jù)，液體升溫越高，則燃料放出的熱量越多，這種燃料熱值越大，據(jù)此分析；比較a、b兩種液體的吸熱能力，則需要燃燒相同的燃料（確保相同時(shí)間放出的熱量相同），加熱相同的時(shí)間，比較質(zhì)量和初溫相同的液體升高的溫度，由比較溫度的變化，溫度升高越多，則吸熱能力越小。(2)①根據(jù)轉(zhuǎn)換法回答；②根據(jù)圖示回答；使相同質(zhì)量的不同物質(zhì)升高相同的溫度，比較吸收的熱量（即比較加熱時(shí)間），吸收熱量多的吸熱能力強(qiáng)；③由圖可知兩種物質(zhì)都升高60℃的a、b的加熱時(shí)間，據(jù)此確定哪種物質(zhì)吸熱能力強(qiáng)。(3)根據(jù)可知，在液體的質(zhì)量相同、升高相同的溫度時(shí)，比熱容與吸收的熱量成正比，據(jù)此得出a的比熱容；根據(jù)分析?！局锌紟汀靠键c(diǎn)一：對(duì)熱值的理解【典例】（2022·湖北宜昌）關(guān)于燃料及其熱值，下列說(shuō)法中正確的是（）。A.沒(méi)有燃燒的燃料，熱值等于零；B.燃料完全燃燒時(shí)，它的熱值最大；C.燃料的熱值與質(zhì)量和燃燒狀態(tài)無(wú)關(guān)；D.燃料燃燒時(shí)溫度越高，放出的熱量越多【答案】C?！窘馕觥緼BC．熱值是燃料自身的一種屬性，大小與燃料的質(zhì)量、溫度、燃燒情況無(wú)關(guān)，故AB錯(cuò)誤，C正確；D．根據(jù)公式Q=mq可知，燃料燃燒放出的熱量多少與燃料的熱值、燃料的質(zhì)量有關(guān)，與燃燒時(shí)的溫度無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤。故選C。中考考題要求同學(xué)們理解燃料熱值的概念，能從熱值的角度認(rèn)識(shí)燃料燃燒放熱以及對(duì)相關(guān)概念的理解。這是物理核心素養(yǎng)的物理概念的體現(xiàn)?？键c(diǎn)二：熱效率的計(jì)算【典例】（2022·云南?。╉樋诹铩拔逶挛?、過(guò)端午、蒸粽子、吃包子、掛菖蒲、佩香囊、賽龍舟”，生動(dòng)的呈現(xiàn)了某地端午文化習(xí)俗。蒸粽子是利用水沸騰產(chǎn)生的蒸氣進(jìn)行加熱。若將2.5kg的水加熱到沸騰，水溫升高了80℃，[c水=4.2×103J/（kg·℃），q煤=3×107J/kg]，在此過(guò)程中，求：（1）水吸收的熱量；（2）采用煤爐加熱，煤爐加熱水的效率為10%，煤燃燒放出的熱量；（3）需要完全燃燒煤的質(zhì)量?！敬鸢浮浚?）8.4×105J；（2）8.4×106J；（3）0.28kg?！窘馕觥浚?）根據(jù)可知，水吸收的熱量（2）采用煤爐加熱，煤爐加熱水的效率為10%，根據(jù)可知，煤燃燒放出的熱量為（3）根據(jù)Q放=mq可知，需要完全燃燒煤的質(zhì)量為。答：（1）水吸收的熱量為8.4×105J；（2）采用煤爐加熱，煤爐加熱水的效率為10%，煤燃燒放出的熱量為8.4×106J；（3）需要完全燃燒煤的質(zhì)量為0.28kg。中考考題要求同學(xué)們能應(yīng)用燃料燃燒放熱公式計(jì)算燃料放出的熱量，利用比熱容公式計(jì)算物質(zhì)吸收的熱量，并利用熱轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行相關(guān)計(jì)算?！咀鳂I(yè)幫】一、基礎(chǔ)練（知識(shí)鞏固）1.生活中能量轉(zhuǎn)化的實(shí)例很多，下列描述中正確的是（）。A．摩擦生熱是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；B．燃料燃燒放熱是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；C．電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵把水送到高處是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；D．摩擦起電是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能【答案】C?！窘馕觥緼、摩擦生熱是克服摩擦做功，摩擦過(guò)程中，消耗了機(jī)械能，內(nèi)能增大，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A錯(cuò)誤；B、燃料燃燒放熱是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B錯(cuò)誤；C、電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵把水送到高處是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C正確；D、摩擦起電是消耗了機(jī)械能，獲得了電能，故是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故D錯(cuò)誤。故選C。2．2018年4月2日，天宮一號(hào)圓滿完成預(yù)定任務(wù)后返回地球。8.5t重的天宮一號(hào)，在100km左右的高空以約22倍音速再入大氣層。其中部分器件在大氣層中與大氣層摩擦燒蝕銷毀。最后大約1.5t殘骸墜入南太平洋。在這個(gè)過(guò)程中，天宮一號(hào)的部分機(jī)械能（）。A．通過(guò)熱傳遞轉(zhuǎn)化為大氣的內(nèi)能；B．通過(guò)重力做功轉(zhuǎn)化為大氣的內(nèi)能；C．通過(guò)摩擦做功轉(zhuǎn)化為大氣的內(nèi)能；D．通過(guò)重力做功轉(zhuǎn)化為殘骸的內(nèi)能【答案】D?！窘馕觥刻鞂m一號(hào)在100km左右的高空以約22倍音速再入大氣層時(shí)，高度減小，重力勢(shì)能減小，克服與大氣的摩擦做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。故D正確。故選D。3．如圖是某內(nèi)燃機(jī)能量流向圖，該內(nèi)燃機(jī)的熱機(jī)效率是（）。A．25% B．40% C．75% D．35%【答案】D。【解析】熱機(jī)的效率是指用來(lái)做有用功的能量與燃料完全燃燒產(chǎn)生的能量之比；即做有用功的能量在燃料完全燃燒產(chǎn)生的能量中所占的百分比，所以內(nèi)燃機(jī)的熱機(jī)效率η=1﹣25%﹣40%=35%。故選D。4.（2020·棗莊）關(guān)于熱機(jī)的效率，下列說(shuō)法正確的是（）。A.在做功同樣多的情況下，熱機(jī)的效率越高消耗的燃料越多；B.一般情況下柴油機(jī)的效率比汽油機(jī)的高；C.熱機(jī)的效率越高說(shuō)明做功越快；D.熱機(jī)損失的能量中，廢氣帶走的能量較少，主要是由于機(jī)械摩擦損失的【答案】B。【解析】A．熱機(jī)的效率越高，做有用功與燃料完全燃燒放出的熱量的比值越大，即在做功相同的情況下，消耗的燃料較少，或消耗相同的燃料，做功較多，故A錯(cuò)誤。B．一般情況下柴油機(jī)的效率比汽油機(jī)的高，多用在重型機(jī)器上，故B正確；C．熱機(jī)的效率是有用功與燃料完全燃燒放出的熱量的比值，熱機(jī)的效率越高說(shuō)明有用功占的比值越大，功率表示做功的快慢，功率越高說(shuō)明做功越快，效率和功率是兩個(gè)不同的物理量，二者之間沒(méi)有必然聯(lián)系，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的能量流向，熱機(jī)損失的能量中，廢氣帶走的能量較多，故D錯(cuò)誤。故選B。5.關(guān)于熱機(jī)，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）。A．汽油機(jī)的效率高于蒸汽機(jī)的效率；B．汽油機(jī)頂部有噴油嘴，柴油機(jī)頂部有火花塞；C．熱機(jī)功率越大，它做功越快；D．熱機(jī)效率越高，它將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的比例越大【答案】B?！窘馕觥緼．蒸汽機(jī)的燃料是在機(jī)器的外部燃燒，熱損失多，效率低，故A正確，不符合題意；B．汽油機(jī)頂部有火花塞，柴油機(jī)頂部有噴油嘴，故B錯(cuò)誤，符合題意；C．功率表示做功的快慢，熱機(jī)功率越大，它做功越快，故C正確，不符合題意；D．熱機(jī)效率越高，熱機(jī)用來(lái)做有用功的能量與燃料完全燃燒產(chǎn)生的能量之比比值越大，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的比例越大，故D正確，不符合題意。6.汽車(chē)汽油機(jī)是由四個(gè)沖程的不斷循環(huán)來(lái)保證連續(xù)工作的，其中由機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是沖程。已知汽油的熱值為4.6×107J/kg，2kg汽油完全燃燒時(shí)釋放的熱量為J。已知汽車(chē)防凍液的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）。某汽車(chē)中的防凍液從90℃冷卻到20℃的過(guò)程中，放出的熱量為2.94×106J，則該汽車(chē)中防凍液的質(zhì)量為kg。若某型號(hào)單缸四沖程汽油機(jī)的活塞面積取S=3.0×10-3m2，活塞沖程長(zhǎng)度為L(zhǎng)=5cm，做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為p=1.0×106Pa，活塞以n=2400r/min作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，汽油機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次，對(duì)外做功一次。(1)汽油機(jī)在此工作狀態(tài)下的功率是多少？(2)如果此工作狀態(tài)下每分鐘消耗20g汽油，那么汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？（保留一位小數(shù)，q汽=4.6×107J/kg、不計(jì)摩擦）【答案】(1)3000W；(2)19.6%。【解析】(1)汽油機(jī)做功沖程，做一次功是n=2400r/min，則1min轉(zhuǎn)2400r，則1s轉(zhuǎn)了40r，則1s做功次數(shù)為30次，故1s做的總功為汽油機(jī)在此工作狀態(tài)下的功率是(2)如果此工作狀態(tài)下，每分鐘做的功是工作狀態(tài)下20g汽油完全燃燒釋放的熱量是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是19.6%。二、綜合練（能力提升）7.（2022·四川南充）用某型號(hào)天然氣熱水器燒水，完全燃燒熱值為3.2×107J/m3的天然氣0.125m3，放出熱量________J；若該熱水器的加熱效率為84%，則能將40kg初始溫度為20℃的水加熱至________℃，水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)?！敬鸢浮竣?.0×106；②40?！窘馕觥縖1]燃燒0.125m3的天然氣放出的熱量Q放=qV=3.2×107J/m3×0.125m3=4.0×106J[2]水吸收的熱量Q吸=Q放η=4.0×106J×84%=3.36×106J水升高的溫度水的末溫t=t0+Δt=20℃+20℃=40℃。8.（2022·湖南郴州）熱水器將質(zhì)量為20kg、溫度為15℃的水加熱到65℃，消耗天然氣0.15m3，在此過(guò)程中水吸收的熱量是______J，熱水器的熱效率是______。[c水=4.2×103J/（kg·℃）；q天然氣=3.2×107J/m3]【答案】①；②87.5%?！窘馕觥縖1]水吸收的熱量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/（kg·℃）×20kg×（65℃-15℃）=4.2×106J[2]消耗的天然氣完全燃燒放出的熱量為Q放=Vq=0.15m3×3.2×107J/m3=4.8×106J熱水器的熱效率為。9.（2022·江西?。┤鐖D所示，某同學(xué)用燃?xì)庠顭o餐具消毒。已知密閉鍋內(nèi)水的質(zhì)量為5kg，水的初溫為22℃，當(dāng)水剛好燒開(kāi)時(shí)，共消耗了0.06m3的天然氣，該燃?xì)庠顭臒嵝蕿?0%。[水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，天然氣的熱值為4.0×107J/m3]求：（1）0.06m3的天然氣完全燃燒所放出的熱量；（2）以上過(guò)程中，水吸收的熱量；（3）密閉的鍋內(nèi)水燒開(kāi)時(shí)的溫度。【答案】（1）2.4×106J；（2）1.68×106J；（3）102℃。【解析】（1）天然氣的熱值為4.0×107J/m3，根據(jù)Q=Vq可得，0.06m3的天然氣完全燃燒所放出的熱量為Q放=Vq=0.06m3×4.0×107J/m3=2.4×106J（2）燃?xì)庠顭臒嵝蕿?0%，水吸收的熱量為（3）燒開(kāi)水時(shí)，水的溫度變化為所以密閉的鍋內(nèi)水燒開(kāi)時(shí)的溫度答：（1）0.06m3的天然氣完全燃燒所放出的熱量為2.4×106J；（2）以上過(guò)程中，水吸收的熱量1.68×106J；（3）密閉的鍋內(nèi)水燒開(kāi)時(shí)的溫度為102℃。三、培優(yōu)練（挑戰(zhàn)自我）10.（2022·陜西?。┙衲辍拔逡弧奔倨冢瑥V大市民按照疫情防控要求，積極響應(yīng)“非必要不離市”號(hào)召，在郊區(qū)、公園指定區(qū)域進(jìn)行戶外活動(dòng)。小剛同學(xué)家購(gòu)買(mǎi)了一款如圖-1所示戶外分體式燃?xì)鉅t，準(zhǔn)備去戶外野炊。該燃?xì)鉅t的銘牌如圖-2所示，其中功率4500W是指氣體燃料完全燃燒時(shí)燃?xì)鉅t每秒放出4500J的熱量。（1）氣體燃料在常溫下是通過(guò)______的方式液化存儲(chǔ)在儲(chǔ)氣罐內(nèi)，使用過(guò)程中，罐體溫度變低是因?yàn)槿剂习l(fā)生汽化時(shí)要___________（選填“吸收”或“放出”）熱量；（2）在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，用該燃?xì)鉅t將1L水從25℃加熱到沸騰用時(shí)140s，燃?xì)鉅t燒水時(shí)的效率是多少？已知水的密度為1.0×103kg/m3，水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃)；___________；（3）小剛注意到爐頭上標(biāo)有參數(shù)：15字樣，他查閱說(shuō)明書(shū)得知，該參數(shù)表示的是：燃?xì)鉅t功率[單位：瓦（W）]與耗氣量[單位：克/時(shí)（g/h）]之比的數(shù)值為15，計(jì)算該燃?xì)鉅t所使用燃料的熱值是多少？___________；（4）小剛同學(xué)打算展示在勞動(dòng)課上學(xué)習(xí)的烹飪技能，為家人做頓可口飯菜，下表是他出發(fā)前做的規(guī)劃，則小剛至少應(yīng)攜帶幾個(gè)如圖-3所示的新儲(chǔ)氣罐？___________。內(nèi)容每次耗時(shí)/min次數(shù)/次炒菜83煮湯101燒水32【答案】①壓縮體積；②吸收；③50%；④5.4×107J/kg；⑤2?！窘馕觥浚?）[1]液化的方式有兩種，分別是壓縮體積和降低溫度，氣體燃料在常溫下是通過(guò)壓縮體積的方式液化的。[2]汽化是物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，需要吸收熱量。（2）[3]1L水的質(zhì)量1L水從25℃升高到100℃吸收的熱量140s內(nèi)燃?xì)鉅t放出的熱量燃?xì)鉅t燒水時(shí)的效率（3）[4]1h內(nèi)燃?xì)鉅t放出的熱量燃?xì)鉅t功率與耗氣量之比的數(shù)值為15，則1h內(nèi)燃?xì)鉅t消耗燃?xì)獾馁|(zhì)量燃?xì)獾臒嶂担?）[5]由題意知，物料總加熱時(shí)間2400s內(nèi)燃?xì)鉅t放出的熱量2400s內(nèi)消耗燃?xì)獾馁|(zhì)量由圖可知，一個(gè)儲(chǔ)氣罐的質(zhì)量是120g，所以需要的儲(chǔ)氣罐個(gè)數(shù)小剛至少應(yīng)攜帶2個(gè)新儲(chǔ)氣罐。11.某同學(xué)學(xué)習(xí)了燃料的熱值后，自己設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究煤油和菜籽油的熱值大小關(guān)系，他實(shí)驗(yàn)時(shí)組裝了如圖所示的兩套規(guī)格完全相同的裝置，并每隔1分鐘記錄了杯中水的溫度（見(jiàn)表）。加熱的時(shí)間/min0123456甲杯水溫/℃25272932343638乙杯水溫/℃25262728293031（1）在安裝、調(diào)整實(shí)驗(yàn)器材時(shí)，科學(xué)合理的順序是（甲圖中）：先調(diào)整固定______的位置，再調(diào)整固定______的位置。（填“A”或“B”）（2）為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可靠，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)控制兩套裝置中相同的量有加熱時(shí)間和水的______。（3）通過(guò)表中記錄的數(shù)據(jù)，你認(rèn)為煤油和菜籽油兩種燃料中，熱值較大的是______。（4）該同學(xué)實(shí)驗(yàn)前用天平測(cè)出了燒杯中水的質(zhì)量及兩油燈中燃料的質(zhì)量，并利用記錄的數(shù)據(jù)、公式Q吸＝cm（t－t0）計(jì)算出了水吸收的熱量，他認(rèn)為通過(guò)這些數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確地計(jì)算出煤油和菜籽油的熱值。你認(rèn)為他的計(jì)算結(jié)果可靠嗎？______，為什么？______?！敬鸢浮緽；A；質(zhì)