期末综合复习训练：热机效率的综合计算-2025-2026学年人教版九年级物理上册

期末综合复习专题训练：热机效率的综合计算

1.2025年全运会期间，广东等地的公安和交警部门部署了多种机器狗参与安保和巡查任务，主要应用丁•违停

劝导、赛场巡逻、危险处置及特殊物资运输等场景。如图所示是某公司生产的一款机器狗。

(1)此机器狗的液压系统所用液压油温度不能过高，一般不超过80℃。40kg的液压油温度由30C升高到80c需

要吸收4.8xl()6j的热量，则该液压油的比热容是多少？

(2)若液压油吸收的热量由天然气来提供，需要天然气的体积至少为多少？(已知天然气的热值为q=4xl07j/n13)

2.小明想尝试测量自己家燃气热水器的加热效率。他首先测量了当时自来水温度为20C,将热水读出此时天

然气表示数为II74.60n?。然后把热水器输出热水温度设定为40℃,将热水注入水桶中进行称量。当注水量达

到10kg时，天然气表示数变为了1174.63m,(水的比热容为4.2xlO\j/(kgCC),燃气的热值为3.5x101/]/)。

求：

(1)注入热水所吸收的热量。I；

(2)加热这些水时.燃气完全燃烧放出的热量Q2：

(3)该燃气热水器烧水的加热效率〃。

3.用天然气灶将一壶质量为2kg、初温为30℃的水加热到80℃,消耗了16g天然气，已知水的比热容为4.2x0

J/(kg-℃),天然气的热值为4.2x10?J/kg,求:

(1)天然气完全燃烧放出的热量；

(2)水吸收的热量；

(3)天然气灶烧水的效率。

4.烟点是把油加热到开始冒烟时的温度，某款花生油的烟点为170C。若用天然气灶将质量为2kg的花生油从

2UC加热到烟点，消耗了5xl(T2m3的天然气。已知花生油的比热容是2xUj/(kg-oC),天然气的热值是

4xl07J/m3o求：

(1)花生油加热到烟点需吸收的热量；

(2)天然气完全燃烧放出的热量；

(3)该天然气灶的加热效率。

5.如图所示是我国自主研制的机械狗“上班”的情景。机械狗在水平路上可以实现负重40kg,其奔跑最大速度

为2.5m/s。其运动利用液压系统，为其提供动力的是CatC9燃油发动机。为使用安全，机械狗的液压系统的液

压油温度不能高于80℃。(已知燃油的热值夕=4x10?J/kg,燃油的密度是OgxIO'kg/nd)

(I)4kg的液压油温度由30℃升高到80℃需要吸收4.8xlO，J的热量，求该液压油的比热容c；

⑵机械狗使用发动机消耗02尤的燃油能提供2.4xl()9j的有用功，求该发动机的效率人

⑶机械狗沿水平路面匀速奔跑时受到的阻力为I00N,求消耗02/的燃油机械狗运动最远的路程

6.某品牌小轿车的总质量是L8t,发动机的最大功率是120kW,小轿车在牵引力的作用下沿水平公路做匀速直

线运动，行驶时所受阻力是车重的0.25倍。(汽油的热值4取4.0xl()7J/kg；K取10N/kg)

(1)求匀速直线行驶时小轿车受到的牵引力。

(2)该车用5min的时间匀速行驶了3000m,求此次行驶过程中该车牵引力做功的功率。

(3)若该车发动机的效率是32%,求该车以最大功率行驶1。min消耗的汽油的质量。

7.如图甲所示，为了提倡环保型新能源开发，某大学学生宿舍使用太阳能热水器。由于晴天时热水器产生的水

温过高不可直接洗浴，所以浴室安装了如图乙所示的混水阀，通过混水阀可以将冷水管中20℃的冷水与储存的

3

80℃热水按照一定比例混合，得到40c的温水[不计冷热水混合过程的热损失，^=4.2xl0J/(kg℃)]o通过

计算回答:

甲

(I)该热水器中10t的水从20℃升温到8()℃需要吸收的热量是多少？

(2)若这些热后改用煤炉提供，需要燃烧多少煤？(假设煤炉烧水效率为40%,燥的热值为3.0xl()7j/kg)

(3)当热水器储存的热水全部用完，可为全体学生提供多少吨40℃温水？

试卷第2页，共6页

8.2025年10月是我国第16个“敬老月”，临渭区开展了多项尊老土题活动。小明想为爷爷奶奶洗一次热水脚,

他将壶中质量为5kg、初温为20c的水加热至100℃.已知水的比热容为4.2xl0\j/(kg.℃),求:

(1)水吸收的热量是多少？

(2)若水吸收的热量由燃烧天然气提供，不计热量损失，需要完全燃烧天然气的体积是多少？(天然气的热值为

4.2xlO7J/m3)

9.某单缸四冲程汽油机的相关参数如表：

汽虹内直径活塞行程汽油的热值做功冲程燃气的飞轮的转速

(mm)(mm)("kg)平均压强(Pa)(r/min)

°。4%%X1()6N

汽车以速度%(km/h),已知发动机的效率为〃，求：

(1)汽油机每秒对外做功的次数〃=次。

(2)发动机的功率是多少？汽车百公里耗油质量是多少kg?

10.近年-来，露营成为人们的休闲新时尚。露营中常用到的折叠Q式炉，采用丁烷气体作为燃料。若在水壶中

装入4L初温为25℃的水，用卡式炉加热至I00C,(水的比热容为4.2xl()3j/(kg・C),丁烷的热值为4.8X10,J/kg)。

求：

(1)水吸收的热量；

(2)若卡式炉的加热效率为70%,则需要消耗多少克的丁烷。

H.如图所示是最新一款无人驾驶汽车原型图。汽车自动驾驶时使用雷达传感器和激光测距仪来了解周围的交

通状况。该款车以90km/h的速度在平直的公路上匀速行驶2.3km在此过程中：

(1)若轿车发动机的功率为40kW,则该车行驶中受到的阻力是多少？

(2)若轿车消耗汽油0.2kg,其发动机的效率为多少？(夕汽油=4.6x107J/kg)

(3)若汽车停止行驶一段时间后，发动机水箱内的6kg水温度降低了50℃,则水箱里的水放出多少热量?

(c^=4.2xl03J/(kg℃))

12.运-20是我国自主研发的大型远程战略军用运输机，大幅提升了空军战略投送能力。在某次匕行测试中，运

-20以恒定的大小为1.6K1()6N的推力沿水平方向匀速航行了10妨?°经测试，在该次航行中发动机的效率达到了

50%。己知航空煤油的热值为4x10」/烟，求：

(1)此次航行中，飞机推力所做的功；

(2)此次航行中，消耗航空煤油的质量c

13.氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是二十•世纪最理想的能源，氢燃料新能源公交车逐渐在

不少城市投放使用。氢燃料的热值为14x108J/kg“

(1)求质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量；

(2)如果氢燃料公交车的效率为60%,燃烧0.6kg的氢燃料可使以140kW恒定功率匀速行驶的公交车匀速行驶多

长时间？

14.深中通道开通后，东起深圳，西至中山，全长24公里，车程从此前2小时缩短至30min,一辆汽车以恒定

功率ISxlO'W匀速行驶30min驶完全程，汽车发动机的效率为30%。(以油=4.8xl()7j/依)求：

(1)该行程中，牵引力所做的功；

(2)该行程中，汽车消耗汽油的质量。

15.2024年4月，我国自主研发的两辆以氢作为燃料的卡车(如图)，实现了北京到上海，150()公里的长距离

运输测试。若一辆卡车在水平路面上匀速行驶1500km,所受的阻力为4900N不变，消耗氢气105kg。已知氢气

的热值为1.4x10'J/kg,求：

(1)105kg氢气完全燃烧放出的热量；

(2)卡车发动机的效率。

16.如图所示是单缸四冲程内燃机，在Imin内曲轴转动1840圈，燃气推动活塞做功一次为1500J。在这段时

间内，汽缸内共燃烧汽油0.1kg。(汽油的热值为4.6xl()7j/kg)求:

(1)1min内，燃气对活塞做的功:

试卷第4页，共6页

(2)该内燃机这段时间工作的效率,

17.小明家冬季使用地暖供暖。冬季供暖首日，温度为50C的水进入地面下的管道，通过整个地板来供热，水

从另一端出口离开时温度降为40℃。每小时流过的水量为200kg。已知水的比热容为4.2、104(1^。(2),求：

(I)地暖管道每小时向室内释放的热量；

(2)若这些热量有60%被房间内的空气吸收，房间内空气总体积为200m\空气的密度为I.2kg/n?,空气的比热

容约为1.0xl03j/(kg.。。)，室内空气初始温度为7℃,不考虑其他热损失，则lh后室内空气温度升高到多少摄

氏度;

(3)如果暖气管中的水由燃烧天然气进行加热，每小时燃烧天然气0.6ml天然气的热值为4.0xl()7j/m，求该

天然气供暖的效率。

18.如图，国产汽车红旗H5在水平路面上以72km/h的速度匀速直线行驶30min,消耗汽油4kg,汽车所受摩

擦力为2.25x103,已知汽油的热值为4.5x107j/kg。求：

(1)4kg汽油完全燃烧放出的热量；

(2万气车发动机的效率。

19.秋意正浓，正是赏菊品茗的时节。恰逢开封第43届菊花展，小华在家中准备用天然气灶烧水为家人泡上一

壶清雅的菊花茶。他先在水壶中装入质量为2.5L,初温为20℃的水。当水温刚好升高到100℃时，小华观察燃

气表得知，本次烧水消耗了天然气().050?。求小华本次烧水过程中：[P水=l.()xl()；kg/m3,

5=4.2xlO?J/(kg•℃),0天然气=4.2x1J/n?]

(1)加热水的质量：

(2)水吸收的热量；

(3)天然气灶烧水的效率。

20.小明一家外出自驾旅游，当汽车以90km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时，汽车受到的阻力是车总重

的0.046倍，按照该速度在高速公路上行驶时，百公里耗油量为8L(每一百公里消耗汽油XL)。已知汽车总质

量为2t,汽油热值4=4.6xl()7j/加,汽油密度2=0.75xl04g/m3,g取10N/kg,求:

(1)汽车匀速前进时牵引力的大小；

(2)发动机的效率。(百分号前保留•位小数)

试卷第6页，共6页

《期末综合复习专题训练:热机效率的综合计算--2025-2026学年人教版九年级上册物理》

参考答案

1.(l)2.4xlO3J/(kg*C)

⑵0.12m'

【详解】(1)已知液压油的质量〃7=40依，吸收的热量蠲=4.8xl()6j,初温f0=30℃,末

温f=8O℃。根据热量吸收公式&=57(/T0),可得液压油的比热容

4.8x106j

=2.4xlOAJ/(^?C)

/n(z-r0)40kgx(8O℃-30℃)

(2)天然气完全燃烧放出的热量等于液压油吸收的热量，即Q放=QK=4.8X1()6J

根据燃料燃烧放出热量的公式。放=4丫可得，需要天然气的体积

V=4,8x10-1)|2m3

q4xl07J/m3

2.(l)8.4x105J

(2)1.05X106J

(3)80%

【详解】(D已知水的质量/n=10kg,水的比热容c=4.2xlO3J/(kg・℃),水的初温to=2(TC,

末温/=40℃

3o5

水吸收的热量为：ai=cw(r-r0)=4.2xl0J/(kgC)xl0kgx(40°C-20°C)=8.4x]0J

(2)消耗的天然气体积为:V=1174.63m3-1174.60m3=0.03m3

天然气完全燃烧放出的热量为％=d=3.5x1CTj/m?xO.O3m3=1.05xl06J

(3)燃气热水器的加热效率为*x100%=*叱x100%=80%

Q加1.05x10J

3.(1)6.72X105J

⑵4.2x101

(3)62.5%

【详解】(1)天然气完全燃烧放出的热量Q放"016kgx4.2xl07j/kg=6.72xiaj

(2)水吸收的热量为：

5

QK=即水&=^(/2-/,)=4.2xltfJ/(kg℃)x2kgx(80°C-30℃)=4.2xlOJ

答案第1页，共9页

(3)天然气灶烧水的效率为：〃=称x100%=x100%=62.5%

4.(I)6X105J

(2)2XI06J

(3)30%

【详解】(1)花生油加热到烟点需吸收的热量

%=c油〃%4油nZxlCj/GgoqxZkgxlUOoC-ZOoCXGxlM

(2)天然气完全燃烧放出的热量以=匕以=5xl0-2m3x4xl(fj/m3=2xl06j

(3)该天然气灶的加热效率，7=史＞100%=要黑xl00%=30%

。被2x10J

5.(1)

2.4X103J/(^?C)

(2)

50%

(3)

2.4xl07m

【详解】(1)根据题意，由吸热公式Qn可得，液压油的比热容

c=—卢r=——28x?=2.4xlO3J/(依？C)

MT)4^X(80C-30C)'7

(2)根据密度公式〃=£可知消耗燃油的质量/油=〃=06xl03依八]]102/=120依

燃油完全燃烧放出的总热量。放=4用油=4x107"依X120依=4.8xl()9j

该发动机的效率〃=普'100%=需爵xl00%=50%

(3)机械狗沿水平路面匀速奔跑时，处于平衡状态，其牵引力户等于受到的阻力力即

F=/=100N

消耗02/的燃油所做的有用功吗制=2.4x10。，由做功公式卬=人可得，机械狗运动最远

的路程s=也四=2,4X1()9J=2.4xl07m

F100N

答案第2页，共9贝

6.(1)4.5x10-N

⑵4.5x10“W

(3)5.625kg

【详解】(1)小轿车匀速直线行驶时，牵引力等于阻力。小轿车总质量，〃=L8t=18003

重力为G=〃?g=18004xION/版=18000N

阻力/=0.25G=0.25x18000N=4500N

牵引力Q=/=4500N

(2)由(1)知，匀速行驶时牵引力仁=4500N不变。行驶距离s=3(XX)m,时间

t=5min=300s

牵引力做功W=月柏=4500Nx3000m=L35xlO7J

功率pj.至汕=4.5x107

t300s

(3)最大功率qMnlZOAWnl.ZxMPW,时间，=10min=600s

有用功%•用=%H=L2X[05WX600s=7.2x10"

W77v103I

效率〃=32%=0.32,汽油燃烧放热。放=3==2.25xlO8J

Q2^5x10sI

汽油热值q=4.0x1(fJ/依，汽油质量m汽油=%=…=5.625伙

q4.0x10Mkg

7.(1)2.52X109J；

(2)21Okg；

(3)30t

【详解】(l)该热水器中水的质量/炼=10t=Ixl04kg

根据热晟计算公式，水从20℃升温到80℃需要吸收的热最为

Q咬=c水〃(末一乐)=4.2xlO3J/(kg℃)xlx104kgx(80℃-20℃)=2.52xlO9J

(2)根据煤炉的效率公式，煤完全燃烧放出的总热量。放=久=空盘等=6.3x10」

q40%

根据热值公式，需要燃烧的煤的质量为机爆亟=210kg

q设3.0x10J/kg

答案第3页，共9页

（3）热水的质量用热=10t=1x104kg

热水温度餐=80℃,设冷水的质量为，"冷，冷水温度/冷=2（『C。混合后二者均变为温水温

度匕=40℃,则热水的温度改变反热=-80℃-40℃=40℃

冷水的温度改变加冷=卬一物=40℃-20℃=20℃

不计热损失，混合过程中热水放出的热量等于冷水吸收的热量，根据热平衡方程

。放=c水以=Q败=%，年加冷

4

解得，需要混合的冷水的质量为，年=勺"尸血鬻金二2xl0kg=20（

乙”内NUK--

可提供40℃温水的总质量为〃醍=加热+m冷=10t+20t=30t

8.（1）I.68X106.I

⑵（"Mm，

【详解】（1）由题意知，初温为20℃的水加热至100C,则水升高的温度

A/=l（X）℃-20℃=80℃

水吸收的热量Qn=c水，岫:口处吗那行小）J。=x6

（2）由题意，不计热量损失，水吸收的热量等于完全燃烧天然气释放的热量，即

Q欣=Quz=L68xl（）6j

由燃料燃烧放热公式。放二%，则需要完全燃烧天然气的体积

展区J.68xyj而

q4.2x1O'J/m，

9.(1)

N

n=---

120

⑵

发动机功率八嚅^w‘百公里耗油质量〃=引给kg

【详解】（1）四冲程汽油机的一个工作循环包括四个冲程（进气、压缩、做功、排气），飞

轮每转两圈完成一个工作循环，且仅在做功冲程对外做功一次，飞轮转速为Nr/min,即每

答案第4页，共9页

分钟转N转，每秒转数为义Nr/s。每秒做功次数〃为每秒转数除以2(因每两转做功一次),

60

N

故〃=改=且次

2120

(2)每次做功冲程中，燃气推动活塞做功，汽缸内直径

汽缸截面积A-7rr~~区(§乂10.3)=^^_xl0-<'m2

做功冲程燃气平均压强P=P°xl06Pa

n2n2

故压力F=pA=pxlO6x^—2-xl06=p^—N

o404

活塞行程％=A>xl°”m

每次做功W=Fs=，/与x。x10-3=〃胫瀛J

N

已知每秒做功次数〃二百

发动机功率P=—=双产%x—=必巴也以w

1s°4000120480()00

|0Q|QQ

汽车速度%E〃h,行驶百公里(100km)所需时间1=——h=—x3600s

%%

发动机做的有用功1%=自=篁盥世照J

发动机效率〃=今

Q放

其中Q放为燃料燃烧放出的热量，故。放

、尸、小古T/.打、小rxqQ放%〃。乃£>%Nx100x3600

汽油热值%"总，耗油质量"2=j=一■=，。广二二八---------kg

%Wo480000X7%%

二切100x36003600003

简化系数---------=------=-

4800004800004

3/”r£)")N

故加="4-叶一炊

旬％%

10.(l)1.26xlOftJ

⑵37.5g

【详解】(1)水的体积。=4L=4dm3=4xl(T3m3

答案第5页，共9页

水的质量加=pV=1.0xl05kg/m3x4x103m'=4kg

水吸收的热量%=cmAl=4.2x10-J/(kgC)x4kgx(100°C-25℃)=1.26x|()6J

(2)燃料完全燃烧放出的热量。放=与=笔翳=L8X106J

消耗丁烷的质量M=丝==0.0375kg=37.5g

q4.8x10J/kg

11.(l)1600N

(2)40%

⑶1.26x1(FJ

【详解】(1)汽车行驶速度v=90^/h=25m/s

发动机功率P=40kW=40000W

根据功率公式P=Fv,得汽车的牵引力产=—=二,=1600N

因为汽车在平直公路上匀速行驶，所以汽车处于平衡状态，其受到的牵引力与阻力是一对平

衡力，大小相等。因此，该车行驶中受到的阻力/="=1600N

(2)发动机做的有用功%用=Es=16(X)Nx23(X)m=3.68xl()6j

消耗的02kg汽油完全燃烧放出的总热量Q总=〃附汽油=0.2版x4.6x107J/依=9.2x106J

W36XxI()61

发动机的效率〃=*X100%='Qxl00%=40%

C<i；sX1vJ

(3)水放出的热量%=。水咻&=6.2x®J/(制箔)乂()烛x℃=x

12.(l)1.6xlO,oJ

(2)800kg

【详解】(1)飞机推力所做的功为W=Fy=1.6xlO6NxlxlO4m=1.6x10叼

W

。)由发动机效率〃=7^-xl00%得.燃料完全燃烧放出的热量

W1.6xlOloJ

=3.2xlO,oJ

-V-50%

由热值公式。…叫，得消耗的航空煤油质量为3$部黑=8叫

13.(1)8.4x10”

(2)360s

【详解】(1)根据。欢=〃4可知，0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量

答案第6页，共9页

Q汕=mq=0.6kgx1.4x10sJ/kg=8.4xlO7J

（2）氢燃料公交车的效率为60%,则有用功为％="Q放=60%x8.4xl0?J=5.04xl（）7j

根据"=?可知，公交车行驶的时间/=%=504xl（）1=360S

tPJ40X103W

14.（1）2.7XI07J

（2）1.875kg

U'

【详解】（l）由夕=7得，牵引力所做的功W=R=1.5xl（TWx30x60s=2.7xl07j

WW97x107T

（2）由77=7^一得，消耗汽油放加的热量为0长=上='：,：J=9xl0t

丫成/J30%

由。放=〃与得，汽车消耗汽油的质量==1.875kg

4汽油4.8x10J/kg

15.（l）1.47xlO,oJ

（2）50%

【详解】（1）氢气完全燃烧放出的热量4="=105kgxl.4xl炉J/kg=1.47xl（y°J

（2）因为卡车在水平路面上匀速行驶，所以卡车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小

相等,即尸=/=4900N

卡车行驶的距离s=1500km=1500x1000m=1.5xl06m

卡车牵引力做的功W==4900Nxl.5xl06m=7.35xlO9J

W735x1()9J

卡车发动机的效率；/=—xlOO%=147x101()jX100%=50%

16.(1)1.38x10^

(2)30%

【详解】（l）根据四冲程内燃机的工作原理知道，曲轴每转动2圈，完成一个工作循环，燃

1840圈

气对活塞做功1次。已知Imin内曲轴转动1840圈，则做功的次数为〃==920次

2圈/次

已知燃气推动活塞做功一次为1500J,则Imin内燃气对活塞做所做的功为

唯=〃xl9次=920xl500J=1.38X106J

（2）汽油完全燃烧放出的热量为Q〃="q=（）.lkgx4.6xl07j/kg=4.6xl（）6j

该内燃机工作的效率〃;软口。。％=整得xl00%=3。％

答案第7页，共9页

17.(1)8.4X106J

(2)28℃

(3)35%

【详解】(1)地暖管道每小时向室内释放的热量

=cniAt=4.2x10^J/(kg℃)x200kgx(50℃-40℃)=8.4x106J

(2)若这些热量有6