2025沪科版九年级物理上册 第14章 第四节 跨学科：热机效率和环境保护（高效培优讲义）原卷版

第四节跨学科：热机效率和环境保护

【题型导航】

【重难题型讲解】................................................................................1

题型1燃料的热值...........................................................................1

题型2热机效率.............................................................................3

题型3环境保护.............................................................................5

【能力培优练】..................................................................................7

【链接中考】...................................................................................12

【重难题型讲解】

题型1燃料的热值

1.热值定义:

某种燃料完全燃烧放出的热量与所用燃料质量之比，叫做这种燃料的热值。

2.单位：

J/kg或J/n?

3.物理意义：

热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本

4.热值的影响因素:

热值只与燃料的种类有关，与燃料的状态、质量、体枳、是否燃烧等均无关.

燃料热值q/（Jkg'）燃料热值9/(Jkg')燃料热值q/（Jkg'）

干木柴1.2X107酒精3.0X107氢气I.4X108

烟煤2.9XI07柴油4.3XI07甲烷5.6X107

无烟煤3.4X107汽油、煤油4.6X107乙烷5.2X107

焦炭3.0X107原油4.4X107

木炭3.4X107液化石油气4.9XI07

5.公式:

直或者Q=Vq。

★特别提醒

火箭常用液态氢做燃料，是因为：液态氢的热值大，体积小便于储存和运输。

【典例1-1]（24-25九年级下•陕西•期中）2025年3月17bli6时07分，我国在酒泉卫星发

射中心使用谷神星一号运载火箭，成功将云遥一号55〜60星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射

任务获得圆满成功。如图所示，火箭工作时将内能转化为机械能，该过程中能量的转化与汽油机的

冲程相同，运载火箭使用液氢作为燃料主要原因是液氢具有较大的（选填“热值”或“比热

容”）o

【典例1-2]（2025•江苏泰州-一模）科创社团的同学用实验来探究“煤油和菜籽油热值”的大

小关系，装置如图所示。为保证结论的可靠性，实验中他们准备采取以下措施：①控制烧杯中的液体

升高的温度相同；②控制燃料燃烧的时间相同；③两燃烧皿中应分别装入质量相同的煤油和菜籽油；

④两烧杯中应分别装入质量相同的不同种液体，其中都不合理的是（）

A.①③B.②③④

C.①②④D.①②③④

跟踪训练1（2025•河北石家庄・二模）近年来，我国航天事业取得了长足发展，运载火箭

通常选用液态氢做燃料是因为液态氢o假设某次发射，燃烧液态氢气2.1xl（），kg,若这些

热量用干木柴来获取，至少需要kg干木柴。（已知：液态氢气的热值为L4xlO*J/kg,干

木柴的热值为L2x10（/kg）

跟踪训练2（24-25九年级卜••福建-阶段练习）有甲、乙两种不同的燃料，甲燃料的质量为2

kg,乙燃料的质量为1kg,当甲乙温度都升高1°C,吸收的热量如图a所示；甲、乙的燃料完全燃

烧后放出的热量如图b所示,

A.甲燃料的比热容等于乙的比热容

B.甲燃料的热值大于乙i勺热值

C.甲、乙物体温度都降低1℃,甲、乙放出的热量一样多

D.相同质量的甲、乙燃料完全燃烧，甲放出的热量比乙的多

题型2热机效率

1.热机能量走向图：

损失的能量为1.2X]()5J

【典例2-2](2025•四川内江-一模)内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重

大成就。如图所示为单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图，若该汽油机的效率为30%,飞轮每分钟转动

1800圈，则下列说法正确的是()(q汽油=4.6xlO7J/kg)

A.图中所示冲程是压缩冲程

B.若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为2.3X108J

C.该汽油机在1s内做功30次

D.汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高

【典例2-3](2025-福建福州・模拟预测)国产新能源越野车仰望是全球首款创新性配备了应急

浮水功能的车。它满载时整车质量约为4000kg,在发动机模式下，满载时汽车在地面匀速行驶百公里

消耗汽油，受到的阻力是车总重的倍。油电混合模式下续航突破1000km。(q汽油=46X

107J/kg)若U8在满载时，求：

(1)它遇突发涉水情况漂浮在水面受到的浮力；

(2)10kg的汽油完全燃烧放出的热量；

(3)在发动机模式下行驶时发动机的效率。

跟踪训练1(2025•四川凉山・一模)在标准大气压下，使用煤气灶将2kg水从2(TC加热

到沸腾，水吸收的热量是J,该煤气灶烧水的效率是80乐此过程需要完全燃烧

kg的煤气。(c水=4.2x10)/(&QC),为气=4.2xl()7j/依)

跟踪训练2（24-25九年级上-广东广州-期中）在南方的农村，人们通常用砖砌成炉灶烧柴来

加热水（如图甲），小明同学将这些普通的炉灶壁改装成装水的容器（如图乙），这样在给水壶内的

水加热的同时，也加热了炉灶壁内的水。下列说法正确的是（）

C.改装后减小了水的比热容D.改装后提高了燃料的热值

题型3环境保护

1.带来的环境问题：

（1）废气污染。（2）烟尘污染。（3）噪音污染。

2.解决办法：

（1）变分散为集中供热，提高燃料利用率。

（2）改进燃烧装置，加装消烟除尘设备，以减少烟尘排放。

（3）修广、普及“清洁能源

（4）种植绿色植物，净化空气。

【典例3-1]（24-25九年级上•全国作业）有经验的维修师，通过观、闻等方式，就可以初步判

断一台柴油机的效率高低。下列判断方式不可靠的是（）

A.观察尾气的颜色是否发黑B.闻尾气中柴油味的浓淡

C.观察柴油机外观是否干净D.感受排气管附近温度的高低

【典例3-2]（24-25湖北枣阳•期中）现在很多出租车都以天然气或汽油为燃料，下列有关说法

错误的是（）

A.出租车的发动机是热机，是将内能转化为机械能的机器

B.以天然气为燃料，出租车发动机的效率也不可能达到100%

C.提高燃料的利用率可以节约能源，减少环境污染

D.在热机的做功冲程中，汽缸内气体的温度升高，内能增加

跟踪训练I（24-25山东青岛•期中）国家提倡节能减排，各地“煤改气”正在积极进行，某同学

计算他家天然气烧水的热效率，将2kg的水倒入烧水壶中，并测出水温为20℃,在一个标准大气压

下，把水刚加热到100℃时，测出消耗天然气0.048m3,已知水的比热容c次=4.2x103〃（炮・。0,天

然气热俏约为q=4.0xl07j/m3。求：

（1）将这些水烧开，需吸收多少热量；

（2）在这种情况下，燃烧的天然气放出了多少热量；

（3）他家天然气灶的效率。

跟踪训练2（2025•贵州铜仁•三模）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，动力更加强劲。下列有关说法正确的是（）

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.若给该发动机安装消音器，是从传播过程中减弱了噪声

C.该款新型汽车的使用仍然会造成大气污染

D.该新型汽车发动机的热机效率可达100%

【能力培优练】

1.（2025•湖南长沙•二模）2024年12月19日18时18分,我国太原卫星发射中心在山东附近海域成功发

射谷神星一号海射型遥四运载火箭。下列说法正确的是（）

A.火箭燃料燃烧过程中，内能转化为化学能

B.火箭升空过程中与空气摩擦，机械能转化为内能

C.火箭在升空过程中，机械能不变

D.火箭的燃料燃烧越充分，其热值就越大

2.（2024•甘肃张掖•模拟预测）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。下列说法正确的是（）

液体a

燃料1

A.比较不同液体的比热容，可以选择甲丙两图

B.比较不同液体的比热容，可以选择乙丙两图

C.比较不同燃料的热值，可以选择乙丙两图

D.比较不同燃料的热值，不可以选择甲乙两图

3.（2025•广东广州•三模）小明做了一个如图所示的简易热机，用酒精灯加热使易拉罐内的水沸腾后，水

蒸气吹动小风扇转动（叶片横截面的设计原理如图所示，一面较平，另一面较弯曲），同时观察到扇叶周

围出现"白气"。下列说法正确的是（）

A.根据=酒精燃烧过程中质量逐渐减少，热值变大

m

B.热机工作过程中将内能全部转化为机械能

C.扇叶周围的“白气〃是液态的

D.此时扇口十会逆时针转动

4.（2025・四川自贡•一模）在“比较不同物质的吸热能力〃实验中，小源用如图甲所示的同一个实验装置分

别加热200g的水和煤油，用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图乙，加热3min,刚好消耗了4g酒

精。若单位时间内水吸收的热量与煤油吸收的热量相等，已知％=4.2xl03j/（kg・℃）,^tt=3xl0J/kg,

下列分析正确的是（）

直

甲

A.煤油的末温比水的高，所以吸热能力更强

B.煤油的比热容是2.8xl03j/（kg℃）

C.该酒精灯的加热效率为100%

D.加热4min,煤油吸收热量3.36x10」

5.（2025•陕西西安•一模）如图所示为某柴油水泵机组（水泵机组动力由单缸四冲程柴油机提供），正常

工作1小时可以将54m3的水抽到20m高处，该水泵机组的效率为40%,下列说法正确的是S次

=1.0xl03kg/m3,q^=4.6xlO7J/kg.g取10N/kg）（）

A.水泵机组对水做的功为1.2xlO7J

B.水泵机组对水做功的功率为3000W

C.水泵机组消耗柴油的质量为0.46kg

D.单缸四冲程柴油机的压缩冲程将内能转化为机械能

6.（2025•广东广州•二模）涡轮喷气发动机的基本结构如图所示。工作时，空气通过进气口进入压气机被

压缩，再进入燃烧室与燃料混合后燃烧，产生的高温高压燃气推动涡轮转动并从尾喷管高速喷出，从而获

得动力。下列有关说法正确的是（）

A.高温高压燃气推动涡轮转动的过程，相当于内燃机的压缩冲程

B.燃料燃烧放出的热量越多，燃料的热值就越大

C.燃料燃烧越充分，喷气发动机的效率就越高

D.燃气从尾喷管喷出获得动力的过程，其内能增大

7.（2025•江苏宿迁•一模）如图是小雨学了能量守恒后设计的一个小蒸汽轮机，下列说法正确的是

（）

A.能量在转化的过程中总量越来越少B.实验室常用的酒精燃料属「一次能源

C.能量的转化和转移都是有方向的D.轮子的转动说明永动机是可以实现的

8.（2O25W苏盐城二模）2O2S年3月，我国“天舟七号”货运飞船与“天和"核心舱成功对接，为空间站运

送补给。"天舟七号"与"天和"成功对接后，以“天舟七号”为参照物，“天和〃是的。火箭燃料燃烧了

一部分后，剩余燃料的热值。火箭高速运动过程中，与空气摩擦而使温度急剧升高，这是以

方式改变火箭的内能。

9.（2025・河北邯郸•一模）如图所示，图A、B、C、D是四冲程汽油机工作示意图，其工作顺序是

（填字母）。图E、F是演示实验的示意图，其中与D图冲程原理相同的是（选填"E"或¥〃）图。该

汽油机飞轮的转速为1200r/min,则该单缸四冲程汽油机每秒钟对外做功的次数为次。若这台汽油机

改用天然气做燃料，完全燃烧0」m3天然气释放的热量的50%被水吸收，可以将100kg的水由20℃加热

到。匚9天然气=4.2xl()7j/m3,c水=4.2xl()3j/(kg・℃)]

10.(2025•重庆•三模)汽油通常从石油中提炼而成，10kg汽油完全燃烧放出的热量是Jo如图

为某汽油机工作时的能量流向图，其消耗10kg汽油输出的有用力可以让质量为1000kg、初温为20℃的水

升高到℃<>(汽油的热值g=4.8xl07j/m，c水M4ZxIO^akgeC)

燃料完全燃烧释放的热量(100%)

废气(33%)

冷却水(25%)

输

出摩擦与辐射(7%)

有

用LT

功

11.(2025・广东广州•三模)小明家计划把汽油车更换成新能源汽车，他看到了网络上为两款汽油车和新

能源车的测评，对比消耗相同能量两车行驶的路程，以下是他了解到的相关信息：

⑴图1为汽油车的能量流向图，在该次行驶过程中消耗汽油30kg,汽油完全燃烧放出的热量。为J,

若汽油机的热效率为30%,则有用机械能为J(汽油的热值为4汽油=4.6xl()7j/kg)；

（2）图2为新能源车的能量流向图，若该车消耗的电能代。，电动机的损耗能量为3.45x10%则电动机的工

作效率为%。

12.（2025・福建厦门•二模）氢能利用是新能源利用的新潮流，是实现“碳达峰、碳中和〃的重要举措。如图

所示是某品牌氢能自行车，一次性充满0.03kg氢气，能在3小时内匀速骑行60km。骑行的速度是

km/h,若车与骑行者总质量为70kg,骑行时受到的阻力为总重的0.05倍。此次骑行过程中氢气的利用效

率是。（q氢气=1.4x10'J/kg）

13.（2025•江苏扬州•三模）完成题图思维导图中的填空：①;（2）

14.（24-25九年级下•江苏盐城•期中）如图所示为某折卷卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入4L

初温为250c的水，用卡式炉加热至100℃,（水的比热容为4.2X10,J/（kg・℃）,丁烷的热值为

4.8xl07J/kg)o求:

⑴壶中水的质量:

⑵水吸收的热量;

⑶若卡式炉的加热效率为70%,则需要消耗多少克的丁烷。

15.（2025•山西朔州•三模）周末，小明爸爸驾驶汽车带他外出游玩，途中汽车匀速直线行驶了30km,用

时20min。已知人与汽车的总质量为1500kg,行驶过程中汽车受到的阻力为人与车总重的0.1倍，发动机

的效率为30%。汽车在行驶过程中，求：（汽油的热值，/取4xl07j/kg,且取ioN/kg）

⑴汽车的平均速度。

⑵牵引力做的功。

⑶汽车消耗汽油的质量。

【链接中考】

1.（2025•江西•中考真题）用燃气灶给一定质量的水加热，完全燃烧体积为V的燃气（燃气的热值为

4）,水吸收的热量为Q,则此燃烧过程中燃气放出的热量为,该燃与灶的热效率为

xlC0%o（本小题用题中字母表示）

2.（2025•黑龙江•中考真题）质量为1kg的酒精和1g的酒精的热值是（填〃相同"或"不同"）的；

若完全燃烧420g的酒精放出的热量全部被水吸收，可使kg的水温度从30℃升高到90℃。［酒精的

热值为3.0xl07〃kg,水的比热容为4.2x103〃（kg.C）］

3.（2025•四川德阳•中考真题）小阳在家使用天然气灶为家人煮面条，他将初温为20℃、质量为2kg的水

加热至沸腾（一个标准大气压下），该过程中水吸收的热量是J,水吸收的热量相当于完全燃烧

2.24x10-2m，天然气放出的热量，则天然气的热值为J/m\［%=4.2xlO3J/（kg℃）］

4.（2025•山东烟台•中考真题）汽油机是燃油汽车的动力来源之一。如图所示是某台汽油机工作时的能量

数据，图中横线处应填写的内容是：①②o若汽油的热值为4.6x101/kg,则该工作过程中消

耗的汽油质量为kg.