熱機的效率

1.燃料的熱值：

（1）定義：某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質量之比，叫做熱值。

（2）數值：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。

（3）焦每千克，即“J/kg”。

（4）公式：q=Q/m，其中Q表示燃料完全燃燒放出的熱量，m表示燃料的質量，q表示

燃料的熱值。推導公式：Q=mq。

（5）物理意義：表示一定質量的燃料在完全燃燒時所放出熱量的多少。同種燃料的熱值相

同，不同燃料的熱值一般不同。

3

（6）如果是氣體，人們還使用完全燃燒1m某氣體所釋放的熱量來描述氣體燃燒放熱的性

3

質，因此有Q=Vq，q的單位是J/m。

2.熱機的效率：在熱機中，用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比，

叫做熱機的效率。

（1）由于熱機在工作過程中，總有能量損失，所以熱機的效率總小于1。柴油機比汽油機

的效率高。

Q

（2）根據機械效率的公式，可以推導出有100%

Q總

3.能量的轉化和守恒

（1）在一定條件下，各種形式的能都可以相互轉化。

（2）能量既不會憑空消失，也不會憑空產生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從

一個物體轉移到其他物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。這就是能量守

恒定律，所有能量轉化的過程，都服從能量守恒定律。

【典型例題】

類型一、燃料的熱值和熱機效率

2、為節約能源，需提高熱機的效率，下列措施中不能提高熱機效率的是（）

A．盡量使燃料充分燃燒B．盡量減少熱機部件間的摩擦

C．盡量減少廢氣帶走的熱量D．盡量增加熱機的工作時間

【思路點撥】在熱機中，用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的熱量之比，叫熱

機的效率；提高熱機效率的方法有：使燃料盡可能充分燃燒；減少運動部件摩擦發熱的損失；

減少廢氣帶走的熱量。

【答案】D

【解析】減少熱量的損失可以提高熱機的效率，所以使燃料充分燃燒、減少廢氣帶走的熱量、

減少熱機部件間的摩擦都可以減少熱量的損失，提高效率。增加熱機的工作時間，并不能減

少熱量的損失，所以不能提高熱機的效率。

類型二、能量守恒定律

2、學習了“能量的轉化和守恒”的知識后，同學們提出了下面的一些關于利用和開發能源

的建議，其中不可行的是（）

A．我國煤炭資源豐富，應研究并采用如何讓燃料充分燃燒，以減少熱量損失的措施

B．電力部門應加快進行將內能直接轉化為電能的研究，以減少內能在多次轉化過程中

的損失

C．我國應進一步開發利用江河水利資源

D．隨著資源的不斷消耗，應研究出一種既可以不消耗或少消耗能量，又能不斷對外多

做功的機器

【答案】D

【解析】A、煤炭在燃燒的過程中，由于燃燒不夠充分，導致散失的熱量較多，故研究并采

用如何讓燃料充分燃燒，以減少熱量損失的措施是必要的，此項說法正確；

B、現在我國的發電主要是火力發電，故研究內能直接轉化為電能，以減少內能在多次

轉化過程中的損失，也是非常必要的．此項說法正確；

C、根據我國地利特點，進一步的開發潮汐能，也是可行的．此項說法正確；

D、能量既不會消滅，也不會產生，能量在轉化或轉移的過程中，能量的總量保持不變；

此項說法錯誤。

一．選擇題（共9小題）

1．一輛小轎車以某一速度在平直路面上勻速行駛100km，消耗汽油10L，若這些汽油完全

燃燒放出的熱量有30%用來驅動汽車做有用功，所用汽油的熱值為4.6×107J/kg，密度為

0.7×103kg/m3，則以下說法正確的是（）

小轎車是將機械能轉化為內能的機器

①

這些汽油完全燃燒放出的熱量為3.22×108J

②

汽車消耗的有用熱量即有用功為9.66×107J

③

這輛轎車以該速度勻速行駛時受到的阻力為966N

④

A．均正確B．只有正確

①②③④①②③

C．只有正確D．只有正確

②③④②④

【分析】（1）小轎車是將內能轉化為機械能的機器；

（2）知道汽油的體積和密度，利用密度公式求汽油的質量；

知道汽油的質量和熱值，利用Q放＝mq求汽油完全燃燒放出的熱量；

（3）求出了汽油完全燃燒放出的熱量，又知道汽油完全燃燒放出的熱量有30%用來驅動

汽車做有用功，據此求出用來驅動汽車做的有用功W；

（4）知道轎車行駛的距離，根據W＝Fs求轎車牽引力；又知道轎車勻速行駛，根據F

＝f求勻速行駛時轎車受到的阻力。

【解答】解：小轎車是將內能轉化為機械能的機器，故錯誤；

①①

﹣

消耗汽油的體積：V＝10L＝10dm3＝10×103m3，

②

由＝可得，行駛100km消耗汽油的質量：

ρ

﹣

m＝V＝0.7×103kg/m3×10×103m3＝7kg；

ρ

這些汽油完全燃燒放出的熱量：

78

Q放＝mq＝7kg×4.6×10J/kg＝3.22×10J，故正確；

②

根據＝可得用來驅動汽車做的有用功：

③η

87

W有用＝Q放＝30%×Q放＝30%×3.22×10J＝9.66×10J，故正確；

η③

由W有用＝Fs得轎車的牽引力：

④

F＝＝＝966N，

又因為轎車勻速行駛，

所以轎車受到的阻力：f＝F＝966N，故正確。

④

故選：C。

【點評】本題考查了密度的計算、功的計算、效率的計算、燃料燃燒放熱的計算，公式

多，環環相扣，注意靈活運用，屬于難題！

2．一輛越野車以某一速度在平直路面上勻速行駛200km，消耗柴油20L，若這些柴油完全

燃燒放出的熱量有30%用來驅動汽車做有用功，所用柴油的熱值為4.3×107J/kg，密度為

0.8×103kg/m3，則以下說法正確的是（）

越野車是將機械能轉化為內能的機器

①

這些柴油完全燃燒放出的熱量為6.88×108J

②

越野車消耗的有用熱量即有用功為2.29×108J

③

這輛越野車以該速度勻速行駛時受到的阻力為1032N

④

A．均正確B．只有正確

①②③④①②③

C．只有正確D．只有正確.

②③④②④

【分析】（1）小轎車是將內能轉化為機械能的機器；

（2）知道汽油的體積和密度，利用密度公式求汽油的質量；

知道汽油的質量和熱值，利用Q放＝mq求汽油完全燃燒放出的熱量；

（3）求出了汽油完全燃燒放出的熱量，又知道汽油完全燃燒放出的熱量有30%用來驅動

汽車做有用功，據此求出用來驅動汽車做的有用功W；

（4）知道轎車行駛的距離，根據W＝Fs求轎車牽引力；又知道轎車勻速行駛，根據F

＝f求勻速行駛時轎車受到的阻力。

【解答】解：小轎車是將內能轉化為機械能的機器，故錯誤；

①①

﹣

消耗汽油的體積：V＝20L＝20dm3＝20×103m3，

②

由＝可得，行駛200km消耗汽油的質量：

ρ

﹣

m＝V＝0.8×103kg/m3×20×103m3＝16kg；

ρ

78

這些汽油完全燃燒放出的熱量：Q放＝mq＝16kg×4.3×10J/kg＝6.88×10J，故正確；

②

根據＝×100%可得用來驅動汽車做的有用功：

③η

88

W有用＝Q放＝30%×Q放＝30%×6.88×10J＝2.064×10J，故錯誤；

η③

由W有用＝Fs得轎車的牽引力：F＝＝＝1032N，

④

又因為轎車勻速行駛，所以轎車受到的阻力：f＝F＝1032N，故正確。

④

故選：D。

【點評】本題考查了密度的計算、功的計算、效率的計算、燃料燃燒放熱的計算，公式

多，環環相扣，注意靈活運用，屬于難題！

3．關于燃燒的熱值，以下說法正確的是（）

A．燃燒的熱值與燃料的種類有關系，與燃燒的質量和燃燒狀況無關

B．燃燒1千克某種燃料放出的熱量就是這種燃料的熱值

C．燃料燃燒時，質量越大，熱值越大

D．燃料不完全燃燒時的熱值比完全燃燒時的大

【分析】1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。熱值是燃料的一種特

性，它只與燃料的種類有關，與燃料的質量、燃燒程度等均無關。

【解答】解：

A、燃料的熱值與燃料的種類有關系，與燃料的質量和燃燒狀況無關，故A正確；

B、燃燒1千克某種燃料放出的熱量叫這種燃料的熱值，必須是完全燃燒放出的熱量，才

是燃料的熱值，故B錯誤；

C、熱值與質量無關，只與燃料種類有關，故C錯誤；

D、燃料不完全燃燒時放出的熱量不能稱之為熱值，故D錯誤。

故選：A。

【點評】本題考查了學生對燃料熱值是燃料特性的理解與掌握，是經常考的題型，充分

理解“熱值只與燃料的種類有關，與燃料的質量、燃燒程度等均無關”。

4．雙燃料汽車以天然氣或汽油做為燃料，以下說法正確的是（）

A．以天然氣為燃料，汽車發動機的效率可以達到100%

B．汽油與天然氣相比，燃燒時汽油對環境的污染較小

C．在壓縮沖程中，燃料混合物的溫度升高，內能增大

D．燃料的熱值越大，燃燒時放出的熱量越多

【分析】（1）以天然氣為燃料，仍有熱散失，仍需克服摩擦做額外功，有用功小于總功，

機械效率小于1。

（2）天然氣燃燒越充分，對空氣污染越小。

（3）對物體做功（克服摩擦做功、壓縮氣體做功），物體的內能增加、溫度升高。

（4）1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量叫這種燃料的熱值，由Q放＝mq分析判斷。

【解答】解：A、以天然氣為燃料時，仍有熱散失、仍需克服摩擦做額外功，其機械效率

不能達到100%，故A錯誤；

B、使用天然氣作燃料的目的是對環境污染、成本低，故B錯誤；

C、在壓縮沖程中，壓縮燃料的混合物做功，將機械能轉化為內能，溫度升高、內能增加，

故C正確；

D、由Q放＝mq可知，燃燒時放出的熱量與燃料的熱值和質量有關，故D錯誤。

故選：C。

【點評】本題利用所學知識分析了“雙燃料汽車”中的有關問題，涉及到的知識點較多，

要細心分析。

5．兩臺汽油機，甲做的有用功是乙的1.5倍，甲的效率是25%，乙的效率是30%，那么甲

與乙消耗的汽油的質量之比是（）

A．9：5B．5：6C．5：9D．6：5

【分析】由已知條件，根據熱機效率公式＝×100%可求出甲、乙兩機消耗的總能量

η

之比，根據Q＝mq，在q相同時，熱量與質量成正比，據此得出汽油質量之比。

【解答】解：

甲、乙兩臺汽油機的效率分別是25%，30%，由熱機效率公式＝×100%可得：

η

Q甲＝，Q乙＝，

所以＝×＝×＝×＝9：5，

又因為Q＝mq，在q相同時，熱量與質量成正比，故甲、乙兩機消耗的汽油質量之比是

9：5，只有A正確。

故選：A。

【點評】此題主要考查的是學生對熱機效率、熱值計算公式的理解和掌握，要掌握。

6．關于熱機的效率，下列說法正確的是（）

A．熱機的效率越高說明做功越快

B．熱機的效率越高，在做功同樣多的情況下消耗的能量越多

C．熱機損失的能量中，廢氣帶走的能量較少，主要是由于機械摩擦損失的

D．一般情況下柴油機的效率比汽油機的高

【分析】（1）熱機的效率是指用來做有用功的能量與燃料完全燃燒產生的能量之比；

（2）功率是表示物體做功快慢的物理量；

（3）熱機的工作過程中，燃料燃燒放出的能量，廢氣的溫度很高，帶走的熱量最多；

（4）柴油機的壓縮沖程的壓縮程度更大，熱量燃燒更充分，效率比汽油機高。

【解答】解：

A、熱機的效率越高說明用來做有用功的能量占燃料完全燃燒產生的能量之比大，做功越

快是指功率大，功率和效率沒有關系，故A錯誤；

B、熱機的效率是指用來做有用功的能量與燃料完全燃燒產生的能量之比，當熱機做一定

的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高，故B錯誤；

C、熱機損失的能量中，主要有廢氣帶走的能量，故C錯誤；

D、柴油機的效率一般要高于汽油機，故D正確。

故選：D。

【點評】本題主要考查了熱機的效率以及影響熱機效率的因素，并且考查了熱機效率與

功率的區別。

7．某個單缸四沖程汽油機的轉速是3000轉/分，那么每秒鐘內燃氣對活塞做功次數和活塞

沖程數分別是（）

A．25次，25個沖程B．100次，100個沖程

C．25次，100個沖程D．100次，200個沖程

【分析】知道汽油機的轉速，而汽油機在一個工作循環中對外做功1次，飛輪轉動2轉，

完成4個沖程，據此得出答案。

【解答】解：由題知，飛輪的轉速是3000轉/分＝50轉/秒；

因為在一個工作循環中，飛輪轉動2轉，對外做功1次，完成4個沖程，而每秒鐘曲軸

轉動50轉，所以每秒燃氣對外做功25次，完成25個工作循環，活塞完成100個沖程。

故選：C。

【點評】本題考查了學生對汽油機的工作特點的了解與掌握，難點是明白汽油機一個工

作循環，經歷四個沖程，燃氣對外做功一次，活塞往返兩次，曲軸轉動兩周。

8．如圖為一個四沖程汽油機處于工作過程中的某個沖程，轉速是3600r/min.下列敘述正確

是（）

A．此圖是壓縮沖程，內能轉化為機械能

B．增加此汽油機的工作時間，能提高它的效率

C．1分鐘內該汽油機的沖程數和燃氣做功次數分別是7200個，1800次

D．1分鐘內該汽油機的沖程數和燃氣做功次數分別是3600個，900次

【分析】由進氣門和排氣門的關閉和打開情況、活塞的上行和下行情況來判斷是哪個沖

程。

四個沖程中壓縮沖程是機械能轉化為內能，做功沖程是內能轉化為機械能，排氣和吸氣

沖程沒有能的轉化。

熱機完成一個工作循環，要經過4個沖程，燃氣對外做功1次，活塞往返2次，飛輪轉

動2周，根據這個比例關系可以求出答案。

【解答】解：

A、如圖，進氣門和排氣門都是關閉的，活塞下行，可以判斷是做功沖程，即氣缸內的混

合氣體對外做功，內能轉化為機械能，故A錯誤；

B、增加此汽油機的工作時間，做的有用功會增多，但不能提高它的效率，故B錯誤；

CD、因為四沖程汽油機完成一個工作循環，要經過4個沖程，燃氣對外做功1次，飛輪

轉動2周，

所以，飛輪的轉速是3600r/min，表示每分鐘內飛輪轉動3600圈，完成1800個工作循環，

要經過7200個沖程，對外做功1800次，故C正確，D錯誤。

故選：C。

【點評】本題考查了熱機的三個知識點：根據進氣門和排氣門的閉合和打開情況、活塞

的上下行情況來判斷是哪個沖程，能的轉化，根據工作循環數、沖程數、做功數、活塞

往復數、飛輪轉數任何一者能判斷另外幾者。

9．如圖為一臺四缸發動機，其主要技術指標如右表所示。其中排量等于四個汽缸工作容積

的總和，汽缸工作容積指活塞從上止點到下止點所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決

于活塞的面積和活塞上下運動的距離（即沖程長）。轉速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉的周

數。則下列計算不正確的是（）

排量2.0L

輸出功率120kW

轉速6000r/min

A．該發動機在1s內做功1.2×105J

B．單缸排量V為0.5L

C．在每個做功沖程里，發動機做功600J

D．在做功沖程里，燃氣對活塞的壓強為1.2×105Pa

【分析】（1）根據W＝Pt求出發動機在1s內做功；

（2）四缸總量為2.0L，所以單缸的排量為＝0.5L；

（3）轉速為6000r/min，所以每秒轉100圈，單缸時曲軸每轉2圈對外做功一次，四缸

每轉2圈對外做功4次，所以1秒做功200次，據此求出每秒鐘做的功；

（4）根據公式W＝FL＝pS面L＝pV（S面為活塞的橫截面積，L為汽缸的長度，所以S面

L即汽缸的容積）可判斷D項的正誤。

【解答】解：A、該發動機在1s內做功：W＝Pt＝1.2×105W×1s＝1.2×105J，故A正

確；

B、單缸的排量為＝0.5L，故B正確；

C、轉速為6000r/min，所以每秒轉100圈，四缸每轉2圈對外做功4次，所以1秒做功

200次，每次做功＝＝600J，故C正確；

6

D、由W＝FS＝pS面S＝pV得：燃氣對活塞的壓強p＝＝＝1.2×10Pa，故

D錯誤。

故選：D。

【點評】此題考查公式的理解和熱機的工作原理，其中要做一些變化，轉化時要根據已

知條件來對公式進行轉化。其中四缸難度太大。

二．填空題（共6小題）

10．為了比較酒精和碎紙片的熱值，小明采用如圖所示的裝置進行實驗：相同的兩個燒杯中

裝有等質量、等初溫的水。他將10g的酒精和10g的碎紙片分別放入兩個燃燒皿中，點

燃它們，給燒杯加熱，直至酒精和碎紙片完全燃燒。

（1）該實驗中除了圖中器材，還需要的測量器材有天平；

（2）該實驗中是通過比較水升高的溫度（選填“加熱時間”“水升高的溫度”）來比

較兩種燃料的熱值。

（3）實驗后，小明根據實驗數據利用公式Q＝cm△t算出了水吸收的熱量，結合“10g

酒精”這一數據，算出了酒精的熱值。算出的酒精熱值是否可靠？不可靠。請說明

可能的原因由于酒精完全燃燒放出的熱量大部分不能被水完全吸收，所以測出的酒精

熱值要小于書上給出的酒精的熱值，因此本實驗中算出的酒精熱值不可靠。

【分析】（1）根據控制變量法進行分析，比較酒精和碎紙片這兩種材料的熱值，需使控

制燃料質量相同，加熱水的質量相同，根據水升高的溫度進行比較。

（2）由于燃料的熱值不能直接測量，所以通過水溫升高的溫度大小來體現燃料燃燒放出

熱量。

（3）酒精燃燒釋放的熱量沒有被水完全吸收，酒精可能沒有完全燃燒，據此分析燃燒值

的測量值與真實值間的關系。

【解答】解：（1）該實驗中需要測量水的溫度，酒精和碎紙片的質量，故除了溫度計外，

還需要測量質量的工具天平。

（2）該實驗中，相同質量酒精和碎紙片燃燒放出的熱量大部分被水吸收，由Q吸＝cm△

t可知，水的溫度上升得高的熱值大，故是通過比較水升高的溫度來比較兩種燃料的熱值。

（3）根據公式Q吸＝cm△t計算水吸收的熱量，由于酒精完全燃燒放出的熱量大部分不

能被水完全吸收，所以測出的酒精熱值要小于書上給出的酒精的熱值，因此本實驗中算

出的酒精熱值不可靠。

故答案為：（1）天平；（2）水升高的溫度；（3）不可靠；由于酒精完全燃燒放出的熱量

大部分不能被水完全吸收，所以測出的酒精熱值要小于書上給出的酒精的熱值，因此本

實驗中算出的酒精熱值不可靠。

【點評】本題通過實驗考查了學生對控制變量法的應用，同時考查了學生對實驗情況的

分析，有一定難度。

11．我國巨型運載火箭將新一代北斗導航衛星發射升空。火箭選用液態氫做燃料，是因為它

的熱值大；衛星在空中繞地球做圓周運動時，受到非平衡力（選填“平衡力”

或“非平衡力”）作用。

【分析】（1）熱值是燃料的一種特性，熱值越大的燃料在完全燃燒相同質量的燃料時，

釋放出的熱量越多，所以在選擇火箭燃料時首先應該考慮燃料熱值的大小；

（2）物體處于靜止或勻速直線運動狀態，就稱物體處于平衡狀態。處于平衡狀態的物體

所受的力叫做平衡力；

【解答】解：

（1）運載火箭采用液態氫作為火箭的燃料，原因是液態氫具有較高的熱值，完全燃燒相

同質量的液態氫和其它燃料相比，液態氫可以釋放出更多的熱量；并且所需的液態氫的

體積小，便于儲存和運輸；

（2）衛星在空中繞地球做圓周運動時，運動方向不斷發生變化，運動狀態不斷發生變化，

因此受到非平衡力作用。

故答案為：熱值；非平衡力。

【點評】本題考查對熱值、平衡力的理解和應用，解答此題的關鍵是根據物體的運動狀

態判斷物體是否受平衡力。

12．建筑工地上有一臺大型汽車吊，把200t建筑材料從地面吊到21.5m高處，汽車吊做的

有用功為4.3×107J．在這過程中，汽車吊消耗柴油的質量為4.0kg，則完全燃燒4.0kg

柴油釋放的內能為1.72×108J，該過程中汽車吊的機械效率為25%．（g取10N/kg；

柴油的熱值為g＝4.3×107J/kg）

【分析】知道建筑材料的質量，可利用公式G＝mg計算出建筑材料的重力，又知道上

升的高度①，可利用公式W有用＝Gh計算出汽車吊做的有用功。

知道柴油的質量和柴油的熱值，可利用公式Q放＝mq計算出柴油完全燃燒放出的熱量，

②即燃燒柴油釋放的內能。

利用效率公式＝×100%計算出汽車吊的效率。

③η

【解答】解：m＝200t＝2×105kg，h＝21.5m，

①

建筑材料的重力為：G＝mg＝2×105kg×10N/kg＝2×106N，

67

汽車吊做的有用功為：W有用＝Gh＝2×10N×21.5m＝4.3×10J。

7

m柴油＝4.0kg，q＝4.3×10J/kg，

②

78

柴油完全燃燒放出的熱量為：Q放＝mq＝4.0kg×4.3×10J/kg＝1.72×10J。

汽車吊的效率為：＝×100%＝×100%＝25%。

③η

故答案為：4.3×107；1.72×108；25。

【點評】此題主要考查的是學生對功的計算公式、熱值的計算和熱機效率計算公式的理

解和掌握，在計算過程中要注意單位的換算。

13．有兩臺單缸四沖程柴油機，其中甲柴油機飛輪轉速為3600r/min，其效率為40%，則消

耗2.5kg的柴油轉化成的機械能是4.3×107J；乙柴油機的效率是30%，柴油機甲的

功率是乙的1.5倍，那么柴油機甲與乙每小時消耗的油量之比為9：8。（q柴油＝4.3×

107J/kg）

【分析】（1）計算2.5kg柴油完全燃燒放出的熱量，根據效率求出轉化的機械能；

（2）解決此題的關鍵是弄清有效功率和總功率的區別及總功率和有效功率的關系，并利

用公式將甲、乙的耗油量分別表示出來。

【解答】解：柴油機的效率是40%，則消耗2.5kg的汽油轉化成的機械能：

77

W＝40%×Q＝40%×q柴油m＝40%×4.3×10J/kg×2.5kg＝4.3×10J；

[2]由題意可知＝1.5，＝，甲在時間t內消耗的總能量：Q甲＝＝，

甲在時間t內的耗油量：m甲＝＝，故乙在時間t內的耗油量：m乙＝

，

那么柴油機甲與乙每小時消耗的油量之比：＝＝＝

＝.

故答案為：4.3×107；9：8。

【點評】解決此類題目要知道熱量計算公式的運用、將求解發動機每小時消耗的油量轉

化為求解發動機的總功率，這里所給出的功率實際是發動機的有用功率，對耗油量的表

示，是本題的難點。本題有一定的難度。

14．一臺單缸四沖程汽油機，飛輪轉速為3600轉/分，該汽油機活塞1s對外做功30次；

77

若其效率為25%消耗1kg汽油轉化為機械能是1.15×10J（q汽油＝4.6×10J/kg）。

【分析】（1）內燃機一個工作循環，活塞往復2次，曲軸轉動2周，做功1次；

（2）利用Q＝mq計算燃料燃燒放出的熱量，利用熱機效率的計算公式＝計算轉化成

的機械能。η

【解答】解：（1）飛輪轉速為3600轉/分，即：1分鐘飛輪轉到3600轉，則1s內飛輪轉

動＝60轉；

汽油機一個工作循環活塞往復2次，曲軸轉動2周，做功1次，因此1s做功＝30次；

（2）知道汽油的熱值，完全燃燒1kg汽油放出的熱量：

77

Q＝q汽油m＝4.6×10J/kg×1kg＝4.6×10J；

因為熱機的效率＝，若其效率為25%消耗1kg汽油轉化為機械能：

η

W＝Q＝4.6×107J×25%＝1.15×107J。

η

故答案為：30；1.15×107。

【點評】本題考查熱機的相關計算，理解轉速、熱值計算、熱機效率的計算，難度不大，

屬于熱學基礎知識的考查。

15．禮花噴射器結構如圖甲，氣罐內有高壓氣體，氣罐通過氣閥與紙筒相連使用時轉動紙筒

打開氣閥，氣體將紙筒內的禮花快速噴向遠處，在該過程中，罐內氣體通過做功的

方式改變內能，該過程能量轉化方式與汽油機的做功沖程相同.如圖乙為四缸四沖程

異步汽油機，各汽缸的做功過程錯開，在飛輪轉動的每半周里，都有一個汽缸在做功，

若某四缸四沖程異步汽油機的轉速為1200r/min，則該汽油機1秒對外做功40次.

【分析】（1）改變物體內能的方式有做功和熱傳遞；氣體對外做功，內能減少，溫度降

低；汽油機的做功沖程將內能轉化為機械能；

（2）由題目可知飛輪轉速，以及飛輪轉動的每半圈里，都有一個汽缸在做功，可求得汽

油機1min對外做功的次數，進一步求汽油機1s對外做功的次數。

【解答】解：（1）在噴出禮花的過程中，罐內的壓縮氣體對禮花做功，氣體內能轉化為

禮花的機械能，故是通過做功的方式改變內能，該過程能量轉化方式與汽油機的做功沖

程相同；

（2）由題目可知，四缸四沖程異步汽油機在1min內飛輪轉動了1200圈，又因在飛輪轉

動的每半圈里，都有一個汽缸在做功，則汽油機1min對外做功的次數為1200×2＝2400，

所以汽油機1s對外做功的次數為2400÷60＝40。

故答案為：做功；做功；40。

【點評】本題考查了做功改變物體內能、汽油機的工作原理等知識的理解和應用，主要

是能將理論與現象對應起來，難度不大。

三．計算題（共3小題）

16．氫燃料具有清潔無污染、效率高等優點，被認為是二十一世紀最理想的能源，氫燃料新

83

能源公交車逐漸在山東不少城市投放使用。氫燃料的熱值為1.4×10J/kg，c水＝4.2×10J/

（kg?℃），求：

（1）質量為0.6kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量：

（2）若放出的熱量全部被質量為400kg，溫度為15℃的水吸收，則水升高的溫度：

（3）如果氫燃料公交車的效率為60%，則燃燒0.6kg的氫燃料可使以140kW恒定功率

勻速行駛的公交車，勻速行駛多長時間。

【分析】（1）根據Q＝mq求出這些燃料完全燃燒放出的熱量；

（2）由題意可知水吸收的熱量：Q吸＝Q放，根據Q吸＝cm△t求水升高的溫度；

（3）已知公交車的功率和做的功，利用功率公式計算時間。

【解答】解：

（1）0.6kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量：

87

Q放＝m氫q＝0.6kg×1.4×10J/kg＝8.4×10J；

7

（2）由題意可知水吸收的熱量：Q吸＝Q放＝8.4×10J，

由Q吸＝cm△t得水升高的溫度：

△t＝＝＝50℃；

（3）公交車所做的功為：

77

W＝Q放＝8.4×10J×60%＝5.04×10J，

η

由P＝得公交車行駛時間：

t＝＝＝360s。

答：（1）質量為0.6kg的氫燃料完全燃燒放出8.4×107J熱量；

（2）若這些熱量全部被質量為400kg，溫度為15℃的水吸收，則水升高50℃；

（3）這些熱量能讓該公交車勻速行駛360s。

【點評】本題考查學生對燃料完全燃燒放出熱量公式和吸熱公式、功率公式的掌握和運

用，此類型的題目需要根據實際情況具體分析。

17．汽油發動機每一個工作循環活塞經歷四個沖程，帶動曲軸轉動兩圈。一臺汽油機，活塞

面積是60cm2，活塞行程是30cm，做功沖程燃氣產生的平均壓強為8×105Pa，若飛輪的

轉速是2000轉/分鐘，效率為40%，（汽油的熱值為4.6×107J/kg）求：

（1）做功沖程中，燃氣對活塞的平均壓力是多少？

（2）做功沖程中，平均壓力做多少功？

（3）汽油機在1小時內對外做功要消耗多少汽油？（保留一位小數）

【分析】（1）知道活塞的橫截面積和燃氣對活塞的平均壓強，根據F＝pS求出燃氣對活

塞的平均壓力；

（2）根據W＝Fs求出平均壓力做的功；

（3）飛輪的轉速是2000r/min，意思是飛輪1min轉2000r，對外做功1000次，據此求出

汽油機在1小時內平均壓力做的總功，利用效率公式求出汽油完全燃燒釋放的熱量，根

據Q放＝mq求出汽油的質量。

【解答】解：（1）由p＝得，燃氣對活塞的平均壓力：

﹣

F＝pS＝8×105Pa×60×104m2＝4800N；

（2）做功沖程中，平均壓力做的功：

﹣

W＝Fs＝4800N×30×102m＝1440J；

（3）因飛輪的轉速是2000r/min，即飛輪1min轉2000r，對外做功1000次，

所以，1小時內汽油機對外做功60×1000＝60000次，

汽油機在1小時內做的總功：

7

W總＝60000×1440J＝8.64×10J，

由＝得，汽油完全燃燒放出的總能量：

η

8

Q放＝＝＝2.16×10J，

由Q放＝mq得，完全燃燒汽油的質量：

m＝＝≈4.7kg。

答：（1）做功沖程中，燃氣對活塞的平均壓力是4800N；

（2）做功沖程中，平均壓力做了1440J的功；

（3）汽油機在1小時內要消耗4.7kg的汽油。

【點評】本題考查了壓強公式、做過公式、效率公式、燃料完全燃燒釋放熱量公式的應

用，要注意在四沖程汽油機中，一個工作循環，曲軸轉兩圈，對外做功一次。

18．飛機的發動機是一種熱機，通過航空煤油在氣室中燃燒，從噴氣口向后高速噴出氣體，

使發動機獲得向前的推力，如果飛機以600km/h的速度沿水平方向勻速航行lh，需要完

全燃燒熱值為4×107J/kg的航空煤油4000kg。飛機發動機的效率為60%。求1h內：

（1）飛機的航程；

（2）航空煤油完全燃燒放出的熱量；

（3）發動機所做的有用功；

（4）飛機發動機高空中的水平推力。

【分析】（1）根據速度v＝的變形公式計算路程；

（2）根據公式Q放＝qm求出航空煤油完全燃燒放出的熱量；

（3）有用功與釋放能量的比值就是發動機的熱機效率，根據＝×100%變形可求得

η

發動機所做的有用功；

（4）根據W＝Fs公式變形可計算飛機發動機高空中的水平推力。

【解答】解：

（1）由v＝得，

飛機的航程s＝vt＝600km/h×1h＝600km＝6×105m；

711

（2）航空煤油完全燃燒放出的熱量Q放＝qm＝4×10J/kg×4000kg＝1.6×10J；

（3）由＝×100%可得

η

1110

發動機所做的有用功；W＝Q放＝1.6×10J×60%＝9.6×10J；

η

（4）由W＝Fs得

飛機發動機高空中的水平推力F＝＝＝1.6×105N。

答：（1）飛機的航程為6×105m；

（2）航空煤油完全燃燒放出的熱量為1.6×1011J；

（3）發動機所做的有用功為9.6×1010J；

（4）飛機發動機高空中的水平推力為1.6×105N。

【點評】本題考查了速度、有用功和釋放能量的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，

解題過程中要注意單位的換算。

能量轉化守恒：

1.熱量、燃料燃燒、熱機效率等相關計算。

知識點公式備注與拓展

熱量的計算注意：物體的初溫、末溫和變化的溫度

Qcmt

燃料燃燒放熱Q=mq適用于固體和液體

Q=Vq適用于氣體

熱機效率

Q其中，是指有效利用的能量。

有100%Q有

Q總

2.“內能的改變”和“溫度的改變”的關系：

做功

能量轉化不一定

內能改變溫度改變

能量轉移熱量一定

熱傳遞

一．選擇題（共12小題）

1．關于能的概念，以下說法正確的是（）

A．在空中飛行的子彈，因為它能夠做功，所以子彈具有能

B．懸吊著的小球，從豎直方向拉開一個角度后，因為小球不能做功，所以小球不具有能

C．甲物體比乙物體的速度大，則甲物體的動能一定比乙物體的動能大

D．甲物體的位置比乙物體的位置高，則甲物體的勢能一定比乙物體的勢能大

【分析】（1）物體能夠做功就說這個物體具有能，但是具有能的物體不一定在做功；

（2）物體由于運動而具有的能叫做動能，影響動能大小的因素是質量和速度；

（3）物體由于被舉高而具有的能叫做重力勢能，影響重力勢能大小的因素是質量和高度。

【解答】解：A、在空中飛行的子彈，因為能夠做功，所以具有能。故A正確；

B、用線懸吊著的小球，從豎直方向偏開一個角度后，盡管小球不能做功，但是它具有一

定高度，具有重力勢能。故B不正確；

C、動能與質量和速度兩個因素有關，不能單獨從速度上判斷動能的大小。故C不正確；

D、重力勢能與質量和高度兩個因素有關，不能單獨從高度上判斷重力勢能的大小。故D

不正確。

故選：A。

【點評】本題考查了功和能的聯系，注意兩點：一個物體能夠做功就具有能，但是具

有能的物體不一定對外做功；當一個物理量和①多個因素有關時，不能單獨通過某一個

因素來分析。②

2．關于能量，下面說法正確的是（）

A．自然界中的能量只有一種

B．運動的物體有能量，靜止的物體沒有能量

C．龍卷風摧毀房屋，說明人類不能利用能量

D．太陽光能使冰熔化成水，是因為太陽光具有能量

【分析】（1）自然界中有多種能量，如風能、水能、核能等。

（2）運動的物體有能量，靜止的物體同樣有能量（例如：任何物體都有內能）。

（3）風能對人類不利的一面（例如：龍卷風盡管能摧毀房屋），也有不利的一面（例如：

風力發電）。

（4）太陽能將冰熔化成水，太陽光有太陽能，將太陽能轉化為水的內能。

【解答】解：A.自然界中有多種能量，如風能、水能、核能等，A錯誤；

B.運動的物體有能量，靜止的物體同樣有能量，如：內能、核能等，B錯誤；

C.龍卷風盡管能摧毀房屋，這是風能對人類不利的一面。但是人類依舊可以利用能量，

如：風力發電、太陽能發電、帆船利用風能前進等，C錯誤；

D.太陽能將冰熔化成水，太陽光有太陽能，將太陽能轉化為水的內能，D正確。

故選：D。

【點評】本題考查能源的開發與利用，只要明確各種能量的特點即可得出答案。

3．下列有關能量轉化的表述中，正確的是（）

A．汽油機做功沖程中，機械能轉化為內能

B．蓄電池充電時化學能轉化為電能

C．勻速上升的電梯中的人，動能轉化為重力勢能

D．電飯鍋工作時電能轉化為內能

【分析】判斷能量的轉化，我們主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，因為總是消

耗的能量轉化為得到的能量。

【解答】解：

A．汽油機在做功沖程中，把內能轉化為機械能，故A錯誤；

B．蓄電池充電過程中，是將電能轉化為電池的化學能，故B錯誤；

C．勻速上升的電梯中的人，由于其質量不變，速度不變，所以動能不變；但其高度不斷

在增加，所以重力勢能增加，故動能沒有轉化為重力勢能，故C錯誤；

D．電飯鍋在工作時，會消耗電能，得到內能，所以是電能轉化為內能的過程，故D正

確．

故選：D。

【點評】本題通過四個實例考查了能量的轉化，在做這類題時，我們要注意分析哪種能

量增加了，哪種能量減少了，因為總是減少的這種能量轉化為增加的那種能量。能量轉

化的過程都是有規律可循的，在平常的學習中要注意總結歸納。

4．下列過程中，將內能轉化為機械能的是（）

A．汽油機的壓縮沖程

B．小孩沿滑梯下滑的過程

C．水蒸氣頂起水壺蓋的過程

D．流星在大氣層中穿行的過程

【分析】能量轉化是生活中常見的現象，在分析能量轉化時，要搞清楚選項中涉及到哪

些能量，同時分析能量的變化情況，從而得出能量轉化的具體情況。

【解答】解：A、汽油機的壓縮沖程，是將機械能轉化為內能；故A錯誤；

B、小孩沿滑梯下滑的過程中，重力勢能轉化為動能，也有一部分機械能轉化為內能；故

B錯誤；

C、水蒸氣頂起水壺蓋的過程，是水蒸氣推動壺蓋做功，將水蒸氣的內能轉化為壺蓋的機

械能；故C正確；

D、流星在大氣層中穿行的過程中，克服摩擦做功，將機械能轉化為內能；故D錯誤。

故選：C。

【點評】在一定條件下，各種能量之間會發生相互轉化；在明確實例所涉及的能量后，

可做出正確判斷。

5．有關能量守恒定律下列說法錯誤的是（）

A．能量守恒定律只適用于機械能與內能的相互轉化

B．只要有能的轉化和轉移，就一定遵循能量守恒定律

C．能量守恒定律是人們認識自然的有力武器

D．任何一種形式的能在轉化為其他形式能的過程中，消耗多少某種形式的能量，就能得

到多少其他形式的能量，而能量的總量保持不變

【分析】能量既不會消滅，也不會創生，只能從一種形式轉化為另一種形式，或從一個

物體轉移到另一個物體上，在轉移和轉化的過程中能的總量是保持不變的。

【解答】解：A、能量守恒定律適用于自然界中任何形式能的相互轉化。故A錯誤；

B、只要有能的轉化和轉移，就一定遵守能量守恒定律，故B正確。

C、能的轉化和守恒定律是人們認識自然和利用自然的有力武器，我們可以利用它為人類

服務。故C正確。

D、任何一種形式的能在轉化為其它形式的能的過程中，消耗了多少某種形式的能量，就

能得到多少其它形式的能量，而能的總量保持不變。故D正確。

故選：A。

【點評】該題考查的是對能的轉化和守恒定律的理解，它是一種普遍的規律。知道并理

解能量的轉化和守恒定律是解決該題的關鍵。

6．下列說法中不正確的是（）

A．熱量可能自發地從低溫物體傳到高溫物體

B．機械效率、熱機效率跟能量轉化效率是一回事

C．能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生

D．只有開發和利用新能源才能實現人類可持續發展

【分析】（1）熱量總是從高溫物體傳到低溫物體；

（2）根據機械效率的公式，＝，可求得機械效率；能量轉化效率是總功轉化為

η

有用功的百分比。據此判斷；

（3）根據能量守恒定律的觀點做出判斷；

（4）開發和利用新能源是實現人類可持續發展關鍵。

【解答】解：

A、能量的轉移和轉化具有方向性，熱量只能自發地從高溫物體傳到低溫物體，不能自發

地從低溫物體傳到高溫物體，故A錯誤；

B、根據機械效率的公式＝可求得機械效率，熱機效率及能量轉化效率都是指總

η

能量轉化為有用能量的百分比，其本質是一回事，故B正確；

C、根據能量守恒定律，能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，能量只會從一種形式轉

化為另一種形式，或從一個物體轉移到另一個物體上，在能量的轉移和轉化過程中，能

的總量是不變的。故C正確；

D、能源問題是困擾人類可持續發展的一個重要因素，只有開發和利用新能源才能實現人

類可持續發展，故D正確。

故選：A。

【點評】本題重點考查了對熱傳遞、能機械效率等概念、對能量守恒定律、對能源與人

類可持續發展關系等的了解，有一定綜合性，但難度不大。

7．以下關于能量轉化與守恒定律說法不正確的是（）

A．小華家使用的天然氣熱水器是將電能轉化為內能

B．子彈沒擊中目標，最后下落陷在土地中，子彈的機械能轉化為內能

C．LED燈發光效率高是因為它將電能絕大部分轉化為光能

D．人體維持37℃，是因為人體內不斷將食物的化學能轉化為內能

【分析】明確各選項中消耗的獲得的能量分別是什么，即可逐一做出判斷。

【解答】解：A、使用的天然氣熱水器是將化學能轉化為內能，故A錯誤；

B、子彈沒擊中目標，最后下落陷在土地中，子彈的克服摩擦力做功，子彈機械能轉化為

內能，故B正確；

C、LED燈發光效率高是因為它將電能絕大部分轉化為光能，故C正確；

D、人體維持37℃，是因為人體內不斷將食物的化學能轉化為內能，故D正確。

故選：A。

【點評】此題涉及到能量的轉化問題，是對常見的能量轉化的判斷分析，屬基礎題。

8．下列關于能量的轉化和守恒的說法正確的是（）

A．因為能量是守恒的，所以人類社會不存在能源危機

B．熱量可能自發地從低溫物體傳到高溫物體

C．柴油機比汽油機的效率高，是因為柴油比汽油的熱值高

D．用熱水袋取暖，說明內能是可以發生轉移的

【分析】（1）我們使用能量的過程就是能量轉化和轉移的過程，而能量的轉化和轉移是

有方向性的，并不是所有的能量都可以利用；

（2）熱量總是從高溫物體傳到低溫物體；

（3）熱機的效率是指熱機用來做有用功的能量與燃料完全燃燒產生的能量之比。熱機的

效率高，說明燃料放出相同內能時，熱機損耗的能量比較少；

（4）改變物體內能有兩種方式：做功和熱傳遞。做功主要有摩擦生熱和壓縮氣體做功；

熱傳遞有傳導、對流和輻射三種方式。熱傳遞過程是能量的轉移，而做功過程是能量的

轉化。

【解答】解：

A、雖然能量是守恒的，但能量的轉化具有方向性，且并不是所有的能量都可以使用，所

以能源危機依然是存在的，故A錯誤；

B、能量的轉移和轉化具有方向性，熱量只能自發地從高溫物體傳到低溫物體，不能自發

地從低溫物體傳到高溫物體，故B錯誤；

C、柴油機的效率比汽油機的效率高說明柴油機損耗的能量比汽油機損耗的能量少，這是

因為柴油機在壓縮沖程中，壓縮的程度比汽油機高，燃燒更充分，燃氣產生的壓強更大，

溫度高，轉化成的有用功更多，故C錯誤；

D、用熱水袋取暖，內能發生了轉移，是用熱傳遞的方式改變手的內能，故D正確。

故選：D。

【點評】此題考查的是我們對于能量轉化現象的分析能力以及改變內能的方法的理解，

要掌握。

9．關于能量的轉化或轉移過程，下列說法錯誤的是（）

A．地球上的化石能源歸根結底來自遠古時期的太陽能

B．自然界中水能的循環再生過程不遵循能量守恒定律

C．空調將室內空氣的內能轉移至高溫的室外需要消耗電能

D．熱水自然變涼，能量自發的從高溫物體轉移至低溫物體

【分析】（1）化石燃料蘊藏的能量來自遠古時期生物體所吸收利用的太陽能；

（2）（3）（4）能量守恒定律：是各種能量形式互相轉換是有方向和條件限制的，能量互

相轉換時其量值不變，表明能量是不能被創造或消滅的。能量既不會憑空產生，也不會

憑空消失，它只能從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，在

轉化或轉移的過程中，能量的總量不變。

【解答】解：A、遠古時期生物體吸收利用太陽能，經過非常復雜的過程和漫長的時間形

成化石能源，故A正確；

B、能量守恒定律普遍適用，自然界中水能的循環再生過程同樣遵循能量守恒定律，故B

錯誤；

C、空調將室內空氣的內能轉移至高溫的室外需要利用壓縮機來完成，消耗電能，故C

正確；

D、能量轉移具有方向性，熱水自然變涼，說明能量自發的從高溫物體轉移至低溫物體，

故D正確。

故選：B。

【點評】此題考查能量的轉移和轉化，深入理解能量守恒定律是解答此題的前提。

10．下列關于能量的說法中（）

燃料燃燒時，化學能轉化為內能；

①

加熱電器工作時，內能轉化為電能；

②

“烤火取暖”，說明內能可以轉移；

③

能量無論是轉化還是轉移，能量總和會逐漸減少

④

A．只有正確B．只有正確C．只有正確D．只有正確

①③①②③④②④

【分析】（1）自然界中能量以不同的形式存在，能量之間可以發生相互的轉化和轉移。

（2）能量既不能憑空產生也不能憑空消失，總是由一種能量轉化為另一種能量，在轉化

的過程中能的總量保持不變，或者從一個物體轉移到另一個物體。

【解答】解：燃料燃燒時，消耗化學能，得到內能，化學能轉化為內能。

①

加熱電器工作時，消耗電能，得到內能，電能轉化為內能；

②

“烤火取暖”，是用熱傳遞的方式改變內能，說明內能可以轉移；

③

根據能量守恒知，