新课程实践与探究丛书九年级物理人教版
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6.如图所示,某同学用燃气灶烧水。已知锅内水的质量为4 kg,水的初温为$28^{\circ }C$,加热一段时间后共消耗了$0.05m^{3}$的天然气,若此燃气灶烧水的热效率为60%[水的比热容为$4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)$,天然气的热值为$4.2×10^{7}J/m^{3}$],此时大气压为标准大气压。求:
(1)$0.05m^{3}$的天然气完全燃烧所放出的热量；
(2)以上过程中,水吸收的热量；
(3)锅内水升高的温度。
答案：(1)2.1×10^{6}J；(2)1.26×10^{6}J；(3)72℃
解析：(1)天然气完全燃烧放出的热量$Q_{放}=Vq=0.05m^{3}×4.2×10^{7}J/m^{3}=2.1×10^{6}J$；
(2)水吸收的热量$Q_{吸}=ηQ_{放}=60\%×2.1×10^{6}J=1.26×10^{6}J$；
(3)水升高的温度$Δt=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{1.26×10^{6}J}{4.2×10^{3}J/(kg·^{\circ }C)×4kg}=75^{\circ }C$，标准大气压下水的沸点为$100^{\circ }C$，水的末温为$28^{\circ }C + 75^{\circ }C = 103^{\circ }C ＞ 100^{\circ }C$，所以水升高的温度为$100^{\circ }C - 28^{\circ }C = 72^{\circ }C$。
7.如图所示,这是我国自行研制的大型水陆两栖飞机。在某次水上高速滑行测试中,飞机的总质量为100 t,在水面匀速直线滑行10 min,受到的阻力是重力的$\frac {3}{100}$倍,消耗航空煤油937.5 L,飞机发动机的功率恒为$2.25×10^{7}W$(航空煤油的密度为$0.8×10^{3}kg/m^{3}$,热值为$4×10^{7}J/kg$,g取10 N/kg)。求:
(1)消耗的航空煤油完全燃烧放出的热量；
(2)飞机在滑行过程中的速度；
(3)飞机发动机的效率。
答案：(1)航空煤油的体积$V=937.5L=0.9375m^{3}$，质量$m=ρV=0.8×10^{3}kg/m^{3}×0.9375m^{3}=750kg$，完全燃烧放出的热量$Q_{放}=mq=750kg×4×10^{7}J/kg=3×10^{10}J$；
(2)飞机总质量$m=100t=1×10^{5}kg$，重力$G=mg=1×10^{5}kg×10N/kg=1×10^{6}N$，阻力$f=\frac{3}{10}G=\frac{3}{10}×1×10^{6}N=3×10^{5}N$，牵引力$F=f=3×10^{5}N$，速度$v=\frac{P}{F}=\frac{2.25×10^{7}W}{3×10^{5}N}=75m/s$；
(3)滑行时间$t=10min=600s$，发动机做的功$W=Pt=2.25×10^{7}W×600s=1.35×10^{10}J$，飞机发动机的效率$η=\frac{W}{Q_{放}}×100\%=\frac{1.35×10^{10}J}{3×10^{10}J}×100\% = 45\%$。
