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14.1　热机
1．热机的原理和种类
(1)热机的定义：利用内能做功的机械。
(2)热机的原理：利用燃料燃烧时释放的内能做功，将内能转化为机械能。
(3)热机的种类：蒸汽机、内燃机(汽油机、柴油机)、汽轮机、喷气发动机等。
内能的应用
①任何形式的热机，都是利用燃料燃烧释放的内能做功，将内能转化为机械能的机器。②内能的两个应用：一是直接用它来加热物体，二是用它来做功，热机就是利用内能做功的原理制成的机器。21世纪教育网
【例1】 如图所示实验，展示了人类利用内能的过程。其中，酒精燃烧过程中，能量转化关系是______能转化为______能，软木塞被冲开，能量转化关系是______能转化为______能。
解析：用酒精灯在给试管加热的过程中，酒精的化学能转化为内能。这些内能传递给试管中的水，使得水的内能增加，产生大量的水蒸气，试管内的气体压强增大，大于外界的大气压，水蒸气就会将塞子冲出，即对塞子做功，将水的内能转化为塞子的机械能。
答案：化学　内　内　机械
2．内燃机
(1)种类：包括汽油机和柴油机两类。
(2)工作原理：燃料在汽缸内燃烧，化学能转化为内能，产生高温高压的燃气推动活塞运动做功，把内能转化为机械能。
(3)汽油机的构造
汽油机主要由汽缸、活塞、进气门、排气门、曲轴、连杆、飞轮和火花塞组成，如图所示。
(4)汽油机的工作过程
汽油机在工作的时候，活塞在汽缸内往复运动，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，如图所示。每完成一次工作循环，曲轴和飞轮均转动两周，对外做功一次，在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
汽油机的工作过程如下表所示。
3 600～4 200米以上，就需要穿着能保暖的衣服，以免受冻。
析规律 内燃机的工作循环
由于内燃机每完成一个工作循环，曲轴转2周，完成4个冲程，做功1次，所以内燃机工作时完成冲程数、飞轮转速、做功次数和工作循环个数的关系可以简记为：4211。
汽油机的一个工作循环包括这么多内容，如何辨别是哪一个冲程呢？
不难！先看气门打开或关闭情况，后看活塞的运动方向。可以概括为：一气门打开，上排下吸气；两气门关闭，上压下做功。
【例2－1】 汽油机是由四个冲程不断循环而工作的，图中表示内能转化为机械能的冲程是(　　)
解析：
A × 两气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，机械能转化为内能[来源:21世纪教育网]
B × 排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程
C √ 两气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，内能转化为机械能
D × 进气门打开，活塞向下运动， 为吸气冲程
　答案：C
【例2－2】 一台四冲程汽油机的飞轮转速为1 200 r/min，则1 min内对外做功次数和完成冲程数分别为(　　)
A．1 200次　1 200个 B．600次　2 400个
C． 1 200次　4 800个 D．2 400次　4 800个
解析：飞轮1 min转1 200转，完成600个工作循环，做功600次，完成2 400个冲程。
答案：B
3．汽油机与柴油机的区别与联系
【例3－1】 关于热机，下列说法正确的是(　　)
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气体吸入汽缸
C．汽油机在做功冲程中，进气门关闭排气门打开
D．汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能
解析：汽油机顶部有火花塞；柴油机在吸气冲程中只吸入空气；做功冲程，两个气门都关闭，把内能转化为机械能。
答案：D
【例3－2】 下列关于热机的叙述，正确的是(　　)
A．热机是把内能转化为机械能的装置
B．内燃机每经过一个工作循环，曲轴就要转动4周
C．汽油机有喷油嘴，柴油机有火花塞
D．汽油机利用压燃式点火，柴油机利用点燃式点火21世纪教育网
解析：根据热机的定义判断A是正确的；内燃机每经过一个工作循环，活塞往复各运动2次，曲轴转2周，所以B项错；在做功冲程中，汽油机是用火花塞点火，是点燃式；柴油机是由喷油嘴向缸内喷出雾状柴油，雾状柴油遇到远远高于它的燃点温度的空气，立即燃烧，是压燃式，所以C、D项也错误。
答案：A
【例3－3】 如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是(　　)21世纪教育网
A．压缩冲程，将化学能转化成内能
B．压缩冲程，将机械能转化成内能
C．做功冲程，将内能转化成机械能
D．做功冲程，将机械能转化成内能
解析：从图示可看出，两个气门均关闭，活塞向下运动，火花塞放电，这是做功冲程，是高温高压的燃气推动活塞做功，将燃气的内能转化为活塞的机械能，答案为C。
答案：C
4．内能的利用
内能有两种应用。
一是利用内能来加热物体，如烧水、做饭；
另一种应用是利用内能来做功，如水开了，水壶内的水蒸气将壶盖顶起来，这一过程中，是水蒸气的内能转化为壶盖的机械能。
其中利用内能来加热物体是能量的转移过程，而利用内能来做功是能量的转化过程。
【例4】 如图所示，在试管内装一些水，用软木塞塞住，拿到酒精灯上加热，使水沸腾起来，水蒸气会把木塞冲出去，从能量转化和转移的角度，可用下面的三句话来概括：甲：水和水蒸气吸热，内能增加；乙：酒精燃烧，酒精的化学能转化为内能，传给水和水蒸气；丙：水蒸气对木塞做功，内能转化为木塞的机械能。以上三句话正确的顺序是(　　)
A．甲、乙、丙　　　　　　　 B．乙、丙、甲
C．乙、甲、丙 D．丙、乙、甲21世纪教育网
解析：酒精的燃烧过程是酒精的化学能转化为内能的过程，这部分内能传给水和水蒸气使其温度升高，内能增大，当水蒸气把塞子冲出去时，水蒸气的内能又转化为塞子的机械能。
答案：C
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14.3　能量的转化和守恒
1．多种形式的能量
能量的形式有机械能、内能、电能、光能、声能、磁能、化学能、核能等多种形式。
【例1】 骑自行车、骑电动自行车、开普通汽车消耗的能量类型分别是(　　)
①生物能　②核能　③电能　④太阳能　⑤化学能
A．①④⑤ B．①③⑤
C．①②③ D．①③④
解析：骑普通自行车要消耗人的能量，对人而言，能量来源于食物，把食物具有的生物能通过新陈代谢转化为人体的生物能，在骑自行车时，生物能又转化为机械能，所以骑自行车消耗的是生物能；电动自行车上有一个蓄电池，它在工作时，把化学能转化为电能，电能再转化为机械能；汽车需要的燃料一般是汽油或柴油，汽车发动后，汽油或柴油燃烧，把化学能转化为内能，内能再转化为汽车运动的机械能，故选B。
答案：B
2．能量的转化和转移
(1)能量的转化
各种形式的能量在一定条件下可以相互转化，从一种形式的能量转化为另一种形式的能量。常见的能量转化过程有：
①动能和势能之间的转化：滚摆、单摆在摆动过程中动能和重力势能相互转化，若无阻力，则机械能守恒。
②内能和机械能之间的转化：摩擦生热的过程中，机械能转化为内能，在气体膨胀做功的过程中，内能转化为机械能。
③电能与机械能之间的转化：发电机将机械能转化为电能，电动机将电能转化为机械能。
④电能与化学能之间的转化：干电池放电时，将化学能转化为电能，给充电电池充电时，将电能转化为化学能。
⑤其他形式能之间的转化：燃料燃烧时放出热量，化学能转化为内能；植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能等。
常见的不同形式能的转化如图所示。
(2)能量的转移
能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分时，能量的形式不变。如热传递中，内能发生了转移；流水推动水轮机转动，机械能发生了转移等。
析规律 能量的转化和转移
①能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转化为另一种形式，能量的转化和转移往往是同时发生的。②能量的转化和转移都是有方向的，有些能量是不可能再被利用的。一般情况下，内能只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能逆向转移，否则会引起其他变化，消耗其他能量。③判断某一过程中发生了怎样的能量转移或转化，关键是明确这一过程中能量的形式有没有改变，分析消耗了什么能量，获得了什么能量或者弄清能量从哪一个物体转移到了哪一个物体。
我感觉能量的转化和转移差不多，如何区分它们呢？
它们的本质是不同的。“转化”是指能量由一种形式变为另一种形式；“转移”只是能量由一个物体传递到另一个物体，能量的形式不变。
【例2－1】 关于能量及其转化，下列说法中不正确的是(　　)
A．用电饭锅做饭时，电能转化为内能
B．煤燃烧时，化学能主要转化为内能
C．植物的呼吸作用是贮存能量的过程
D．发电机工作时，机械能转化为电能
解析：
A × 电能转化为内能
B × 化学能主要转化为内能
C √ 不存在能量的转化过程
D × 机械能转化为电能
答案：C
【例2－2】 下列四种现象中，只发生能的转移而不发生能的转化的过程是(　　)
A．冬天，用手摸户外的金属杆时手感觉到冷
B．闭合开关后，灯泡发光
C．烧水时，水蒸气顶起壶盖
D．给电动自行车的蓄电池充电
解析：
A √ 由于手和金属杆存在温度差，发生了热传递，内能从手转移到金属杆
B21世纪教育网 × 电能转化为光能
C × 内能转化为机械能
D ×[来源:21世纪教育网] 电能转化为化学能
　　答案：A
3．能量守恒定律
(1)能量守恒定律的内容：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
(2)能量守恒定律是自然界中客观存在的一个普适定律。
①在热现象中，利用内能做功的过程是内能和其他形式能量的转化过程，做了多少功，就有多少内能转化为等量的其他形式的能量或就有多少其他形式的能量转化为等量的内能，能量是守恒的。例如摩擦生热，机械能转化为内能。21世纪教育网
②在热传递过程中是内能的转移过程。例如，一杯热水和一杯冷水混合，稳定后，热水降温减少了多少内能，冷水变热会增加等量的内能，能量是守恒的。
③自然界中除了内能可以同其他形式的能量发生转化外，各种形式的能量之间也都可以发生相互转化，例如，燃料燃烧释放化学能即完全燃烧获得的内能。
谈重点 应用能量守恒定律的注意事项
能量守恒定律是指能量转化或转移前后，能量的总和保持不变。它是整个自然界中能量的转化与守恒，不是局部的，在分析有关现象时，要避免片面性。
【例3－1】 在一定的条件下，各种形式的能量是可以互相转化的。在它们互相转化的过程中，下面说法正确的是(　　)
A．机械能一定守恒
B．各种形式的能都守恒
C．各种形式的能量的总和一定守恒
D．内能一定守恒
解析：
错解：A、B、D 正解：C
错解分析：误以为能量守恒是指某种形式的能量守恒，容易错选A、B、D。 正解分析：能量守恒是指各种形式的能量的总和保持不变。
答案：C
【例3－2】 (多选)学习了内能及能量的转化和守恒后，同学们在一起梳理知识时交流了以下想法，你认为其中正确的是(　　)
A．做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化
B．热传递改变内能是不同形式的能的转化
C．各种形式的能在一定条件下都可以相互转化
D．能量在转化和转移的过程中总会有损耗，但能量的总量保持不变
解析：
A √ 做功改变物体的内能是内能与其他形式能之间的相互转化
B × 热传递是内能在温度不同的物体之间，或同一物体的不同部分之间的转移，并非转化
C、D √ 符合能量守恒定律
答案：ACD
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4．能量守恒定律与机械能守恒定律的区别
(1)能量守恒定律的成立不需要任何条件。这是因为能量转化形式是多样的，可以在机械能、内能、化学能、电能、光能等之间转化，不局限于动能和势能之间。在能量转化过程中，一种形式的能量减少，必然有另一种形式的能量增加，能量的总量保持不变。
(2)机械能的守恒是有条件的——没有能量损失或额外的能量补充。因为机械能守恒是指一个物体如果只存在着动能和势能间的转化时，机械能的总量将保持不变。如果存在与其他形式能量的转化过程，则说明机械能总量发生改变，机械能不再守恒。如克服摩擦做功，机械能的总量将减小，损失的机械能将转化为其他形式的能。
5．能量守恒定律的意义
能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的定律之一。从能量守恒定律的内容来看，它确定了能量的可转化性和可转移性，同时在数值上肯定了自然界能量总和的守恒性。这一定律具有以下几个方面的意义：
(1)能量守恒定律是普遍适用的规律。在各种各样的自然现象中，只要有能量的转化或转移，就一定服从能量守恒定律。无论从物理的、化学的现象到地质的、生物的现象，还是从大到宇宙天体的运动，小到原子核内部粒子的运动，一切物理过程都服从能量守恒定律。
(2)能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系。例如，电灯发光不是孤立的，是与电流有联系的，电能转化为光能就反映了这种联系。可见，自然界的各种现象并不是孤立的，而是相互联系的。
(3)能量守恒定律是人类认识自然的重要依据。人类认识自然，就要根据各种自然现象总结规律，能量守恒定律就是人类总结出的规律之一，人类认识其他规律时必须符合能量守恒定律。
(4)能量守恒定律是人类利用自然的重要武器。纵观人类科学技术发展的历史，可以说是认识能量、利用能量、实现能量转化的历史。从古人钻
【例4】 在课堂上讨论“掉在地上的弹性小球为什么越弹越低”这一问题时，有三位同学发表了不同的看法。
小强说：“这是因为小球每次落回地面时，地面都会把一部分能量传给小球，只不过每一次给的能量在不断减少，所以就越跳越低。”
小雅说：“这是由于小球每次都丢失了一部分能量，所以越跳越低。”
小敏说：“都不对，只不过它本身的能量化成了空气、地表及它自身的其他形式的能量，致使它的动能越来越小，所以越跳越低。”
请你分析一下，哪位同学的说法是正确的？并说明原因。
解析：小强的观点是错误的。因为小球的能量不是地面给它的，更不是每跳一次给的能量在不断减小。小雅的观点也是错误的。因为小球每次落下时能量都减少了一些，但是这些能量并没有丢失，而是转化成了其他形式的能量。
答案：小敏的观点是正确的。根据能量守恒定律，小球并没有获得或丢失能量，只不过它本身的能量转化成了空气、地面、它本身的其他形式的能量(这些其他形式的能量主要是内能)，致使它的机械能越来越少，所以就越跳越低。
【例5－1】 下列说法中错误的是(　　)
A．能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化
B．只要有能的转化和转移，就一定遵从能量守恒定律
C．能的转化和守恒定律是人们认识自然、利用自然、保护自然的有力武器
D．任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能的总量是保持不变的
解析：自然界中的各种变化，不管是大到天体、小到原子核内部，也不管是物理学(比如火山爆发)、天文学(比如星球的运动)的问题，所有的能量转化或转移的过程，都遵从能量守恒定律。
答案：A
【例5－2】 晶晶家的电热水壶的铭牌如下：
××牌电热水壶铭牌
额定电压 220 V
额定功率 1 800 W
容积 1.2 L
晶晶用该电热水壶将一壶初温为20 ℃的水烧开需要5 min，求：
(1)在加热过程中，水壶中水吸收的热量是多少？
(2)电热水壶加热过程中消耗的电能是多少？
(3)晶晶通过计算发现，电热水壶消耗的电能和水吸收的热量不相等，你认为这种现象违背能量守恒定律吗？为什么？
解析：(1)水的质量
m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×1.2×10－3 m3＝1.2 kg
水吸收的热量
Q＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×1.2 kg×(100 ℃－20 ℃)＝4.032×105 J。
木取火到水能的利用，从蒸汽机的发明到电能的利用，从太阳能到核能的利用，人类总是在不断地认识、利用能量，逐步实现能量的转化。
(2)消耗的电能W＝Pt＝1 800 W×5×60 s＝5.4×105 J。
(3)不违背。因为在加热过程中，有部分热量散失到空气中，还有部分热量被电热水壶吸收，故水吸收热量比电热水壶放出热量少。
答案：(1)4.032×105 J　(2)5.4×105 J　(3)不违背[来源:21世纪教育网]
6．永动机
(1)永动机的定义：不消耗能量，而能不停地工作对外做功的机器叫做永动机。
(2)永动机不可实现：机器的工作需要能量，机器在工作过程中，因机械摩擦、存在各种阻力等因素，不可避免地会将一部分能量转化为内能而散失，对外做功又会将能量转化为其他形式的能量，故机器储存的能量会逐渐减少直至耗尽而停止，不可能不补充能量而永远运转下去。永动机的设计违反了能量转化和守恒定律，所以永动机不可能实现。
释疑点 能量的利用
对能量的利用实际上是将各种形式的能量转化为人类需要的某种形式的能量，人类是在能量转化和转移过程中利用能量的。通常讲“消耗”能量，是一种形式的能量减少了，消耗了这种形式的能量，同时另一种形式的能量增加了，或者这部分物体能量减少了，而另一部分物体能量增加了，总的能量既没有增加也没有减少。不要误认为能量越消耗越少，问题在于人类能方便地利用的某种形式的能量会被消耗得越来越少，而转化为人类不容易再利用的其他形式的能量。
【例6】 如图所示，展示了一个极具想象力的设想，其大意是：上面水池中的水流下来，冲击叶轮转动；叶轮带动打磨轮和水泵的轴转动；人利用打磨轮打磨工件，同时，运转的水泵又把流到下面水池中的水抽到上面的水池中……只要一开始在上面水池中注满水，就能通过水的上下循环，使机器不停地工作。
(1)你认为，上面水池中流下来的水，能否被水泵全部抽送到上面水池中？并说明理由。
(2)这个设想曾得到不少人的赞许，并把这个装置誉为“永动机”。请运用你掌握的知识，说明这个装置是否真能“永动”。
解析：(1)利用动能和势能的转化以及机械能和内能的转化回答；(2)利用能量守恒定律回答。
答案：(1)不能。因为高处水池中水的重力势能，只有部分转化为叶轮的动能；而叶轮的动能部分用来打磨物体及转动部分的摩擦力做功，不会全部提供给水泵用来提升水。
(2)不能。根据能量守恒定律，装置对外做功，其本身的能量会减少，水泵不能把上面水池中流下来的水全部抽送回去，高处池中的水越来越少，最后水池中将没有水，叶轮将停止转动，实现不了“永动”。
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14.2　热机的效率
1．燃料的热值
(1)燃料的燃烧是一种化学反应，燃烧过程中，储藏在燃料中的化学能被释放，转变成周围物体的内能。因此，燃料燃烧过程是化学能转化成内能的过程。
(2)物理意义：燃料的热值是反映燃料放热本领大小的物理量，热值越大，说明燃料的放热本领越大。
(3)定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。
(4)定义式：q＝，其中q表示燃料的热值，Q表示燃料完全燃烧放出的热量，m表示燃料的质量。
(5)单位：焦/千克，读作焦每千克，用符号J/kg表示。
(6)燃料的热值表
一些燃料的热值
干木柴 约1.2×107 J·kg－1 柴油 4.3×107 J·kg－1
烟煤 约2.9×107 J·kg－1 煤油 4.6×107 J·kg－1
无烟煤 约3.4×107 J·kg－1 汽油 4.6×107 J·kg－1
焦炭 3.0×107 J·kg－1 氢 1.4×108 J·kg－1
木炭 3.4×107 J·kg－1 煤气 约3.9×107 J·m－3
酒精 3.0×107 J·kg－1[来源:21世纪教育网] 沼气 1.9×107 J·m－3
①热值是燃料的一种特性，不同燃料的热值一般不同。
②在常见的燃料中，氢的热值最大，常用于火箭。
③液体燃料的热值比固体燃料的热值大。
(7)燃料完全燃烧放出热量的计算
①固体和液体燃料：Q＝qm，式中m的单位为kg，q的单位为J/kg，则Q的单位为J。
②气体燃料：Q＝qV，式中V的单位为m3；q的单位为J/m3，则Q的单位为J。
谈重点 热值
(1)对于热值的概念，要注重理解三个关键词“1 kg”“某种燃料”“完全燃烧”。1 kg是针对燃料的质量而言，如果燃料的质量不是1 kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。某种燃料：说明热值与燃料的种类有关。完全燃烧：表明要完全烧尽，否则1 kg燃料的化学能转变成内能就不是该燃料的热值。(2)热值是一种理想的数值，任何燃料不可能完全燃烧。(3)公式q＝是燃料热值的定义式，不是决定式，热值是燃料本身的一种特性，大小由燃料的种类决定，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧、燃烧放出的热量等因素无关。
【例1－1】 关于燃料的热值，下列说法中正确的是(　　)
A．燃料的热值越大，燃烧时达到的温度就越高
B．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多
C．燃料燃烧越充分，则燃料的热值就越大
D．燃料的热值与燃料的质量以及燃烧情况无关
解析：
错解：A、B、C 正解：D
错解分析：燃料燃烧时可以达到的温度与实际燃料的多少以及燃烧条件、环境情况等有关，不能说热值大可以达到的温度就高；燃烧放热的多少与燃料的质量、热值、燃烧条件等都有关，故不能说热值越大放热就越多。 正解分析：燃料的热值由燃料的种类决定，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧、燃烧放出的热量等因素无关。
答案：D
【例1－2】 煤气的热值为3.9×107 J/m3，有一户人家在一个月内燃烧煤气消耗1.17×109 J热量，则该户人家在一个月内共燃烧煤气________m3。若该地煤气收费标准为0.9元/m3，这个月应该交煤气费________元。
解析：由Q＝qV得该户煤气用量为V＝＝＝30 m3
应该交煤气费：30 m3×0.9元/m3＝27元。21世纪教育网
答案：30　27
2．热机的效率
(1)热机中的能量转化图
热机的能量损失主要包括以下几个方面：
①燃料未能完全燃烧
由于燃料的优劣、内燃机汽缸与活塞的密封程度等原因，热机不可能将燃料完全燃烧，这必将有一部分能量损失。
②废气带走很大一部分能量
四冲程内燃机的一个工作循环中，排气冲程将汽缸中的废气排放掉，但此时废气的温度仍很高，内能较大。
③一部分能量消耗在散热上
热机大部分是由金属制成的，金属是热的良导体，传递了部分燃料燃烧所释放的热量，所以散热也是能量损失的一个方面。
④克服摩擦做功[来源:21世纪教育网]
机械本身在工作时要克服摩擦做功，这部分能量也要靠燃料燃烧来提供。
(2)热机的效率
①定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。
②公式：η＝
③意义：热机效率是反映热机工作时，燃料利用率的物理量。
④由于热机工作时，不可避免地要有能量损失，所以热机效率总小于1。
(3)提高热机效率的主要途径
①使燃料充分燃烧；
②尽量减少各种热量损失；
③在热机的设计和制造上，采用先进的技术；
④保证良好的润滑，减小机械摩擦。
(4)环境污染：热机工作时产生的环境污染有大气污染和噪声污染。
【例2】 学校专业课老师要测试某型号汽车的性能，他将汽车以72 km/h的速度匀速行驶120 km，消耗汽油1.2 kg。汽车匀速行驶时受到的牵引力F＝1.2×103 N。(汽油的热值q＝4.6×107 J/kg)求：
(1)该汽车在测试这段时间内做的有用功是多少？
(2)在测试时间内该汽车的效率是多少？
解析：汽车做的有用功可由牵引力和汽车运动的距离求出，汽油完全燃烧放出的热量可由汽油的质量和热值求出，汽车的效率可由汽车做的有用功和汽油燃烧放出的热量求出。
汽车做的有用功21世纪教育网
W＝Fs＝1.2×103 N×12 000 m＝1.44×107 J
汽油完全燃烧放出的热量
Q＝qm＝4.6×107 J/kg×1.2 kg＝5.52×107 J
汽车的效率
η＝＝＝26.1%。
答案：(1)1.44×107 J　(2)26.1%
3．汽车效率的计算
汽车效率的计算是中考的高频考点，也是难点，常常作为压轴题出现，其基本解题思路如下：
(1)汽车做的有用功常用W有＝Fs或W＝Pt计算；如果汽车做匀速直线运动，牵引力F等于阻力f。
(2)汽油完全燃烧放出的热量常用
Q放＝qm计算。
(3)汽车的效率常用
η＝计算。
(4)综合求解时，有如下关系式：
Fs＝qmη或Pt＝qmη
上述等式中已知其中任意四个物理量，都可以求出另外一个物理量，如已知F、s、q、η，
则m＝。
点技巧 单位的选用
分步求解或综合求解时，各个物理量的单位都要使用其国际单位。
【例3】 某辆小轿车油箱内装有32 kg汽油，司机小李驾车沿高速公路到某地旅游，路程为300 km。假设轿车是匀速行驶，且受到的阻力为920 N。已知汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能，汽油的热值为4.6×107 J/kg。求：
(1)小轿车到达目的地牵引力所做的功；
(2)通过计算说明小轿车在行驶途中是否需要加油。
解析：计算出小轿车到达目的地需要消耗的汽油，和油箱内的汽油比较，确定是否需要加油。
(1)匀速行驶时牵引力F＝f＝920 N
W＝Fs＝920 N×300×103 m＝2.76×108 J。
(2)汽油燃烧需要放出的热量
Q＝＝＝9.2×108 J
需要燃烧汽油的质量
m＝＝＝20 kg
或轿车消耗汽油的质量为m，其完全燃烧产生的热量Q＝qm
由题得：W＝ηQ＝ηqm即
m＝＝＝20 kg
20 kg＜32 kg，不需加油。
答案：(1)2.76×108 J　(2)不需要
4．燃料的利用率
(1)燃料的利用率(也叫炉子的效率)：
被利用了的热量与燃料完全燃烧释放的热量的比值，叫做燃料的利用率，即η＝。
(2)影响燃料利用率的因素
①燃料不可能完全燃烧；
②燃料燃烧放出的热量散失很多，只有一小部分被利用。21世纪教育网
(3)提高燃料利用率的途径
①让燃料尽可能地充分燃烧，如将煤炭研磨成粉状，吹入炉内燃烧；
②减少热量的散失，如加大受热面积等。
点技巧 炉子的效率
计算炉子的效率时，常用Q＝cm(t－t0)＝cmΔt计算水吸收的热量，即利用的热量，用Q放＝qm或Q＝qV计算燃料完全燃烧放出的热量，用η＝计算炉子的效率。
【例4】 小明家使用的是瓶装液化气，用燃气灶烧水，燃烧0.2 kg的液化气，可使5 kg的水从20 ℃升高到100 ℃。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值为4.0×107 J/kg。求：
(1)0.2 kg液化气完全燃烧放出的热量；
(2)水吸收的热量；
(3)燃气灶烧水的效率。
解析：由燃料的热值和质量可以求出燃料完全燃烧放出的热量，由水的比热容、质量和升高的温度可以求出水吸收的热量，由水吸收的热量和燃料放出的热量可以求出燃气灶烧水的效率。
(1)0.2 kg液化气完全燃烧放出的热量
Q放＝mq＝0.2 kg×4.0×107 J＝8×106 J。
(2)水吸收的热量
Q吸＝cm(t－t0)
＝4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(100 ℃－20 ℃)
＝1.68×106 J。
(3)燃气灶烧水的效率
η＝＝＝21%。
答案：(1)8×106 J　(2)1.68×106 J　(3)21%
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