《2024年5年中考3年模拟九年级物理全一册沪粤版》

6.（2024 广东广州期中）如图所示，重庆网红“木桶鱼”是在木桶里放入高温的鹅卵石，再加入质量为 2 kg、初温为 60 ℃的鱼汤，鹅卵石放热能使鱼汤沸腾[在一个标准大气压下，鱼汤的比热容视为水的比热容$c_{水}=4.2×10^{3}\ J/(kg\cdot^{\circ}C)$]。则：
（1）鱼汤所吸收的热量为多少？
（2）鹅卵石放出热量的 80%被鱼汤吸收，若鹅卵石放出的这些热量由天然气提供，天然气完全燃烧，则需要多少 m³ 天然气？（$q_{天然气}=3.5×10^{7}\ J/m^{3}$）

答案：
(1)在一个标准大气压下水的沸点为$100^{\circ}\text{C}$，则鱼汤所吸收的热量：$Q_{吸}=c_{水}m(t - t_{0}) = 4.2\times10^{3}\text{ J/(kg}\cdot^{\circ}\text{C})\times2\text{ kg}\times(100^{\circ}\text{C}-60^{\circ}\text{C})=3.36\times10^{5}\text{ J}$；
(2)由$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}\times100\%$可得，鹅卵石放出的热量：$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{3.36\times10^{5}\text{ J}}{80\%}=4.2\times10^{5}\text{ J}$；由$Q = Vq$可得，需要天然气的体积：$V=\frac{Q_{放}}{q_{天然气}}=\frac{4.2\times10^{5}\text{ J}}{3.5\times10^{7}\text{ J/m}^{3}}=0.012\text{ m}^{3}$。

7.（2024 广东肇庆一中期中）氢燃料具有清洁、效率高等优点，被认为是理想的能源之一，目前我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。一辆氢能源公交车以 1.4×10⁵ W 的恒定功率匀速行驶 5 min，消耗了 0.6 kg 氢燃料。已知$q_{氢}=1.4×10^{8}\ J/kg$。则：
（1）这辆公交车在这 5 min 里牵引力做功是多少 J？
（2）0.6 kg 氢燃料完全燃烧放出的热量是多少 J？
（3）该氢能源公交车的热机效率是多少？

答案：
(1)牵引力做功时间$t = 5\text{ min}=300\text{ s}$，这辆公交车在这$5\text{ min}$里牵引力做功为$W = Pt = 1.4\times10^{5}\text{ W}\times300\text{ s}=4.2\times10^{7}\text{ J}$；
(2)$0.6\text{ kg}$氢燃料完全燃烧放出的热量：$Q_{放}=q_{氢}m = 1.4\times10^{8}\text{ J/kg}\times0.6\text{ kg}=8.4\times10^{7}\text{ J}$；
(3)该氢能源公交车的热机效率：$\eta=\frac{W}{Q_{放}}\times100\%=\frac{4.2\times10^{7}\text{ J}}{8.4\times10^{7}\text{ J}}\times100\% = 50\%$。

8.新素材·现代科技（2024 安徽淮北任楼中学期中）我国国产大型客机 C919 的发动机是一种热机，高空中飞行时在恒定的水平推力 F 作用下，以 720 km/h 的速度沿水平方向匀速航行 1 h 需要燃烧航空煤油 5 000 kg，已知飞机发动机提供的机械功率是 3.2×10⁷ W，航空煤油的热值为 4×10⁷ J/kg，在这 1 h 内，求：
（1）航空煤油完全燃烧放出的热量是多少？
（2）发动机获得的水平推力是多大？
（3）该飞机发动机的热机效率是多大？

答案：
(1)航空煤油完全燃烧放出的热量$Q = qm = 4\times10^{7}\text{ J/kg}\times5000\text{ kg}=2\times10^{11}\text{ J}$；
(2)飞机在$1\text{ h}$内飞行的距离$s = vt = 720\text{ km/h}\times1\text{ h}=720\text{ km}=7.2\times10^{5}\text{ m}$。由功的计算公式$W = Fs$可得发动机获得的水平推力$F=\frac{W}{s}=\frac{Pt}{s}=\frac{3.2\times10^{7}\text{ W}\times3600\text{ s}}{7.2\times10^{5}\text{ m}}=1.6\times10^{5}\text{ N}$；
(3)该飞机发动机的热机效率$\eta=\frac{Pt}{Q}\times100\%=\frac{3.2\times10^{7}\text{ W}\times3600\text{ s}}{2\times10^{11}\text{ J}}\times100\% = 57.6\%$。