2024-2025学年初中物理九年级全一册（人教版）14.2 热机的效率（考点解读）（解析版）.docx

\o10.3物体的浮沉条件及应用14.2热机的效率（考点解读）（解析版）

1、燃料的热值及其计算

（1）热值概念：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，符号时q。

①对于气体燃料而言，热值的定义是1m3的某种燃料完全燃烧时放出的热量。

②热值是燃料的一种属性。

（2）热值单位：焦/千克（J/kg），读作焦每千克。

（3）公式：Q=mq

M——燃料的质量——单位千克（kg）；

q——燃料的热值——单位焦/千克（J/kg）；

Q——燃烧放出的热量——单位焦耳（J）。

（4）热值的物理意义：热值表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量的多少，如木炭的热值为3.40×107J/kg。

（5）同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值不同。?

2、热机的效率

（1）定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率，其表达式为：，由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1；

（2）热机在工作过程中造成能量损失的因素有：①燃料很难全部燃烧；②排出的废气带走能量；③热机部件要散热；④克服运转机件之间的摩擦消耗能量。

（3）提高热机效率的方法：①尽量让燃料充分燃烧；②设法利用废气的能量；③减少能量损失；④保证良好的润滑。

3、有关热机的计算

（1）热机一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。

（2）对于公式可推导出的公式：

【考点1燃料的热值及其计算】

【典例1-1】（2023?海州区一模）一瓶酒精用去三分之一，则剩余酒精的密度、比热容和热值（）

A．都不变

B．都变为原来的三分之二

C．密度不变，热值、比热容变为原来的三分之二

D．密度、比热容不变，热值变为原来的三分之二

【答案】A

【分析】密度、比热容、热值是物质（燃料）的一种特性，它们的大小与物体的质量和体积均无关系。

【解答】解：将一瓶酒精，用去三分之一后，质量减少，体积减小，但物质的种类没有变化，所以密度、比热容和热值都不变。

故选：A。

【典例1-2】（2023?临沧三模）现在有些农村地区还是使用干木柴来烧水做饭，某次烧水时完全燃烧了2.1kg干木柴，产生的热量为2.52×107J；干木柴在燃烧过程中，其热值大小不变（选填“增大”、“减小”或“不变”）。（q干木条＝1.2×107J/kg）

【答案】2.52×107；不变。

【分析】已知干木材的质量和热值，根据公式Q放＝qm可求出完全燃烧干木柴放出的热量；

热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与其是否燃烧和燃烧是否充分无关。

【解答】解：完全燃烧2.1kg的干木柴所放出的热量为：Q放＝m木柴q＝2.1kg×1.2×107J/kg＝2.52×107J；

热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与其是否燃烧和燃烧是否充分无关，干木柴在燃烧过程中热值不变。

故答案为：2.52×107；不变。

【典例1-3】（2023?蒙阴县二模）高速铁路的广泛应用，使人们的出行更加快捷。放假期间，小明与家人乘坐高铁去游玩。如图是他们乘坐的高铁列车，如表是列车的部分参数。

（1）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压强是多少？

（2）列车在水平轨道上匀速行驶1min，通过3000m路程，所受阻力是其满载时重力的0.01倍，此过程中牵引力的功率是多少？

（3）该车运行1km耗电1.075×108J，若这些电能全部由燃烧柴油来获得，列车行驶1km需要消耗多少柴油？（q柴油＝4.3×107J/kg，g＝10N/kg）

满载时总质量

1200t

车轮与铁轨接触总面积

1m2

最高时速

360km/h

【答案】（1）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压强是1.2×107Pa：

（2）此过程中牵引力的功率是6×106W；

（3）列车行驶1km需要消耗2.5kg的柴油。

【分析】（1）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压力和自身的重力相等，根据F＝G＝mg求出其大小，再根据p＝求出对轨道的压强；

（2）求出实际运行速度，列车在水平轨道上做匀速直线运动时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，根据F＝f＝0.01G求出牵引力的大小，利用P＝＝＝Fv求出此过程中牵引力的功率；

（3）根据题意可知柴油完全燃烧释放的热量，根据Q＝mq求出所需柴油的质量。

【解答】解：（1）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压力：

F＝G＝mg＝1200×103kg×10N/kg＝1.2×107N，

对轨道的压强：p＝＝＝1.2×107Pa，

（2）实际运行速度：v＝＝＝50m/s，

因列车在水平轨道上做匀速直线运动时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，

所以，列车受到的牵引力：

F′＝f＝0.01G＝0.01×1.2×107N＝1.2×