《2024年世纪金榜百练百胜九年级物理全一册沪科版》

9（2024·邢台期中）如图所示为甲、乙两汽油机的数据。两者相比，下列说法正确的是 （ ）

A. 甲汽油机效率较大
B. 乙汽油机效率较小
C. 乙汽油机的燃料燃烧放出的能量多
D. 两汽油机产生的有用机械能一样多

答案： D 由题图可知，黑色部分为有用的机械能，白色部分为损耗的能量。甲的效率为 25%，乙的效率为 30%，因此乙的效率大，故 A、B 错误；甲损耗的能量为 1800 J，占 75%，则甲汽油机的燃料燃烧放出的总能量为$W_{甲总}=\frac{1800\ J}{75\%}=2400\ J$，产生的有用机械能为$W_{甲有用}=2400\ J - 1800\ J = 600\ J$，同理，乙汽油机的燃料燃烧放出的总能量为$W_{乙总}=\frac{1400\ J}{70\%}=2000\ J$，产生的有用机械能为$W_{乙有用}=2000\ J - 1400\ J = 600\ J$，因此甲汽油机的燃料燃烧放出的能量多，两汽油机产生的有用机械能一样多，故 C 错误，D 正确。

10 物理实践活动中，同学们参观了最早的供暖系统使用的锅炉，其结构示意如图所示。请你从节能角度提出一条有效的措施：______________________________。并说明理由：______________________________。

答案： 在锅炉外装隔热材料 降低热量的损失，提高能量的利用率

11（2024·鞍山期末）“羲和”逐日、“天问”登火、“嫦娥”探月、“天宫”览胜……展示着我国航天事业取得的举世瞩目的成就，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。我国探索宇宙的火箭一般使用液氢作为燃料，液氧作为助燃剂[氢的热值为1.4×10⁸ J/kg，c水 = 4.2×10³ J/（kg·℃），气压为1标准大气压]。求：
（1）某火箭发射时携带60 t液氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是多少？
（2）若上述氢气放出的热量有10％被水吸收，能将2×10⁶ kg、初温为10 ℃的水加热至多少℃？
（3）一辆氢能源汽车在某次测试中，以70 kW的功率匀速行驶30 min，发动机的效率是45％，则需要消耗多少氢燃料？

答案： 解：
(1) 液氢燃料完全燃烧放出的热量$Q_{放}=m_{氢}q_{氢}=60×10^{3}\ kg×1.4×10^{8}\ J/kg = 8.4×10^{12}\ J$；
(2) 水吸收的热量$Q_{吸}=\eta Q_{放}=10\%×8.4×10^{12}\ J = 8.4×10^{11}\ J$，水升高的温度$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{8.4×10^{11}\ J}{4.2×10^{3}\ J/(kg\cdot^{\circ}C)×2×10^{6}\ kg}=100\ ^{\circ}C$，水的末温$t = t_{0}+\Delta t = 100\ ^{\circ}C + 10\ ^{\circ}C = 110\ ^{\circ}C＞100\ ^{\circ}C$，在标准大气压下，水在 100 ^{\circ}C 沸腾，吸热温度不再升高，所以水被加热到了 100 ^{\circ}C；
(3) 一辆氢能源汽车以 70 kW 的功率匀速行驶 30 min，发动机做的机械功为：$W = Pt = 70×10^{3}\ W×30×60\ s = 1.26×10^{8}\ J$，氢燃料完全燃烧放出的热量为$Q_{放}'=\frac{W}{\eta}=\frac{1.26×10^{8}\ J}{45\%}=2.8×10^{8}\ J$，故氢燃料的质量为：$m_{氢}'=\frac{Q_{放}'}{q_{氢}}=\frac{2.8×10^{8}\ J}{1.4×10^{8}\ J/kg}=2\ kg$。

12（2023·扬州中考改编）如图所示，在估测薯片热值的实验中，小军想：用薯片燃烧对水加热，薯片释放的热量就等于水吸收的热量，测量水的质量和升高的温度，即可计算出水吸收的热量，再测出薯片的质量就可计算薯片的热值。为此他设计了两种对水加热的方式：
方式一：薯片在烧杯中燃烧；
方式二：薯片在燃烧皿中燃烧。
（1）两种加热方式中合理的是___________。
（2）根据实验方案，除图中的器材外，还需要的测量工具是____________。
（3）在进行实验时，要让薯片充分燃烧，操作是______________________________。
（4）根据以上实验方案，测出水的质量和薯片的质量，用以上选取的方式燃尽薯片，并测出水升高的温度，所测算出的薯片热值偏______，原因是______________________________。

答案：
(1) 方式二
(2) 托盘天平
(3) 把薯片碾碎
(4) 小 薯片不能完全燃烧且水不能将薯片燃烧的热量全部吸收

1 某中学为学生供应开水，用燃气灶将50 kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了0.5 m³的天然气。水的比热容是4.2×10³ J/(kg·℃)，天然气的热值是4.0×10⁷ J/m³。求：
(1)将50 kg的水从20℃加热到100℃吸收的热量；
(2)天然气完全燃烧放出的热量；
(3)燃气灶烧水时的效率。

答案： 解:
(1)水吸收的热量:Q=cm(t−to)
　=4.2×10³J/(kg.°℃)×50kg×(100℃−20℃)=1.68×10⁷J;
(2)天然气完全燃烧放出的热量:
　Q放=Vq=0.5m³×4.0×10⁷J/m³=2×10⁷J;
(3)燃气灶烧水时的效率:
　η=$\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$×100%=$\frac{1.68×10^{7}J}{2×10^{7}J}$×100%=84%。

2 (2024·阜阳期中)农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤。已知$q_{秸秆煤}=2.1×10^{7}J/kg$，$c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg·℃)$。
(1)完全燃烧0.4 kg的秸秆煤可放出多少热量；
(2)若这些热量的40％被质量为100 kg，初温为40℃的水吸收，则在标准气压下可使水温升高到多少？

答案： 解:
(1)完全燃烧0.4kg的秸秆煤可放出的热量Q放=mq=0.4kg×2.1×10⁷J/kg=8.4×10⁶J。
(2)根据η=$\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$×100%可得水吸收的热量为Q吸=ηQ放=40%×8.4×10⁶J=3.36×10⁶J,
　可使水升高的温度△t=$\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}$=$\frac{3.36×10^{6}J}{4.2×10^{3}J/(kg.℃)×100kg}$=8℃,水的温度可以升高到
　t末=40℃+8℃=48℃。

3 如图所示是乡镇道路两旁安装的“风光互补路灯”。其顶部装有发电机，中间有太阳能电池板。当无风有光时，可以通过太阳能电池板发电，有风无光时通过风力发电机发电，二者也可同时发电，日夜为蓄电池充电。1台“风光互补路灯”1年大约可发电3.6×10⁹J。已知$c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg·℃)$，煤炭的热值为3×10⁷J/kg。问：
(1)若此路灯每年的发电量用燃烧煤炭来提供，则每台这样的路灯每年至少可节约多少千克煤炭？
(2)若每年节约能量的14％被水吸收，在标准大气压下，可将多少千克的水由20℃加热到沸腾？

答案： 解:
(1)由题意可知,煤炭完全燃烧释放的热量Q放=3.6×10⁹J,
　由Q放=mq可得,每台这样的路灯每年至少可节约煤炭的质量:
　m煤炭=$\frac{Q_{放}}{q_{煤炭}}$=$\frac{3.6×10^{9}J}{3×10^{7}J/kg}$=120kg
(2)由题意可知,水吸收的热量:
　Q吸=3.6×10⁹J×14%=5.04×10⁸J,
由Q吸=cm(t−t₀)可得,可加热到沸腾的水的质量:m水=$\frac{Q_{吸}}{c(t−t_{0})}$=$\frac{5.04×10^{8}J}{4.2×10^{3}J/(kg.℃)×(100℃−20℃)}$=1500kg

4 某型号汽车整车与驾驶员的总质量是2 060 kg，驾驶员驾驶该汽车在平直公路上匀速行驶进行车型测试，测试过程中消耗汽油的体积为1.5×10⁻³m³（g取10N/kg，$\rho_{汽油}=0.7×10^{3}kg/m^{3}$，$q_{汽油}=4.5×10^{7}J/kg$），求：
(1)汽车与驾驶员的总重力；
(2)测试过程中消耗汽油的质量；
(3)假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为40％，汽车在测试过程中做的有用功。

答案： 解:
(1)汽车与驾驶员的总重力
　G=mg=2060kg×10N/kg=20600N。
(2)测试过程中消耗汽油的质量
　m汽油=ρ汽油V=0.7×10³kg/m³×1.5×10⁻³m³=1.05kg。
(3)汽油完全燃烧放出的热量
　Q放=m汽油q汽油=1.05kg×4.5×10⁷J/kg =4.725×10⁷J,
　汽车在测试过程中做的有用功
　W有=Q放η=4.725×10⁷J×40%=1.89 ×10⁷J。

5 (2023·扬州期末)小明家新买了一辆以汽油为燃料的小汽车。细心的小明发现行驶的速度不同时，耗油量不同。当小汽车以90 km/h的速度匀速行驶时最省油，此时发动机的功率为25 kW，发动机的效率为30％。若小汽车以最省油的速度行驶270 km，求在此过程中：
(1)汽车受到的阻力。
(2)汽车牵引力做的功。
(3)消耗汽油的质量（汽油的热值$q_{汽}=4.5×10^{7}J/kg$）。

答案： 解:
(1)汽车匀速行驶,汽车受到的阻力与牵引力平衡，二者大小相等，阻力为
　f=F=$\frac{W}{S}$=$\frac{Pt}{s}$=$\frac{P}{v}$=$\frac{25kW}{90km/h}$=$\frac{25000W}{25m/s}$=1000N。
(2)汽车通过270km需要时间为
　t=$\frac{s}{v}$=$\frac{270km}{90km/h}$=3h=10800s,
　牵引力做的功为
　W=Pt=25kW×10800s=25000W×10800s=2.7×10⁸J。
(3)汽油完全燃烧放出的热量为
　Q=$\frac{W}{\eta}$=$\frac{2.7×10^{8}J}{30\%}$=9×10⁸J,
　消耗的汽油质量为
　m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{9×10^{8}J}{4.5×10^{7}J/kg}$=20kg。

6 淬火是金属热处理工艺之一，把金属制品加热到一定温度后放在水、油或空气中迅速冷却，以提高金属的硬度和强度。现将一质量为1.5 kg的金属块加热到420℃，然后放在室温为20℃的空气中自然冷却[已知金属的比热容为0.49×10³ J/(kg·℃)，水的比热容为4.2×10³ J/(kg·℃)]。
(1)金属块在冷却过程中放出多少热量？
(2)若把这些热量全部用于给35℃、1 kg的水加热，在一标准大气压下水温升高多少摄氏度？
(3)夏日，在烈日暴晒下，游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热，请用所学物理知识解释这个现象。

答案： 解:
(1)金属块放出的热量
　Q放=c金m金(t₀金−t金)=0.49×10³J/(kg.℃)×1.5kg×(420℃−20℃)=2.94×10⁵J。
(2)由题知,水吸收的热量
　Q吸=Q放=2.94×10⁵J,
　由Q吸=cm△t得,水升高的温度
　△t水=$\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}$=$\frac{2.94×10^{5}J}{4.2×10^{3}J/(kg.℃)×1kg}$=70℃,
　水的末温
　t水=△t水+t₀=70℃+35℃=105℃,在标准大气压下,水的沸点为100℃,所以水沸腾后吸热，温度保持100℃不变，水的末温为100℃，水升高的温度为
　100℃−35℃=65℃。
(3)质量相等的水和混凝土，照射同样的时间,吸收相同热量，由于水的比热容较大，水的温度升高较小，因此，池水的温度比混凝土低,所以在烈日暴晒下,游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热。