《2025年新课程新教材导航学九年级物理下册北师大版》

25. 可燃冰是清洁的新能源。它具有热值大、能直接点燃等特点。它的热值约为 5.9×10⁹ J/m³。完全燃烧 1 m³的可燃冰能使质量约为多少千克的 20℃的水温度升高到 100℃？[在标准大气压下，c_{水}=4.2×10³ J/（kg·℃），不计能量损失，结果保留整数]

答案： 解：1 m³的可燃冰完全燃烧放出的热量 $Q_{放}=Vq = 1\ m^{3}×5.9×10^{9}\ J/m^{3}=5.9×10^{9}\ J$ 由题知，水吸收的热量$Q_{吸}=Q_{放}=5.9×10^{9}\ J$ 水的质量$m=\frac{Q_{吸}}{c\Delta t}=$ $\frac{5.9×10^{9}\ J}{4.2×10^{3}\ J/(kg\cdot^{\circ}C)×(100\ ^{\circ}C - 20\ ^{\circ}C)} = 17560\ kg$ 答：略。

26. 近些年我国许多城市大面积推广太阳能等以低能耗、低污染、低排放为特点的绿色环保技术。如图所示的太阳能热水器，它的水箱容量为 120 L，热水器上的集热器对太阳能的利用效率为 40％，在与阳光垂直的地球表面上每平方米得到的太阳辐射功率约为 P = 1 400 W。如果将整箱水的温度从 20℃加热到 70℃，需要阳光照射 5 h。求：
（1）一箱水需要吸收的热量是多少？
（2）热水器上集热器的面积至少要多大？

答案： 解：（1）由$\rho=\frac{m}{V}$得， $m = \rho V_{水}=1.0×10^{3}\ kg/m^{3}×0.12\ m^{3}=120\ kg$ 水吸收的热量$Q_{水吸}=cm(t_{2}-t_{1}) = 4.2×10^{3}\ J/(kg\cdot^{\circ}C)×120\ kg×(70\ ^{\circ}C - 20\ ^{\circ}C)=2.52×10^{7}\ J = 7\ kW\cdot h$ （2）这台太阳能热水器获得的辐射功率 $P_{太}=S×1.4\ kW/m^{2}$ 由$P=\frac{W}{t}$可得， 太阳照射5 h获得的太阳能$W_{热}=P_{太}t = S×1.4\ kW/m^{2}×5\ h$ 由$\eta=\frac{W_{吸}}{W_{热}}$可得， $Q_{水吸}=W_{吸}=W_{热}\eta = S×1.4\ kW/m^{2}×5\ h×40\%$ 热水器上集热器的面积 $S=\frac{Q_{水吸}}{1.4\ kW/m^{2}×5\ h×40\%}=2.5\ m^{2}$ 答：略。

27. 某款环保能源汽车依靠氢燃料发动机获得动力。若某次运输过程中，汽车以 300 kW 的输出功率，在水平公路上匀速直线行驶了 20 min，汽车发动机的效率为 75％。（q_{柴油}取 4.0×10⁷ J/kg）
（1）求这次行驶过程中汽车消耗的氢能。
（2）若这次行驶过程中消耗的氢能由燃烧柴油来提供，至少需要完全燃烧多少千克柴油？

答案： 解：（1）汽车所做的功$W = Pt = 300×10^{3}\ W×20×60\ s = 3.6×10^{8}\ J$ 汽车消耗的氢能$Q_{氢}=\frac{W}{\eta}=\frac{3.6×10^{8}\ J}{75\%}=4.8×10^{8}\ J$ （2）若这次行驶过程中消耗的氢能由燃烧柴油来提供，则$Q_{柴油}=Q_{氢}=4.8×10^{8}\ J$ 燃烧柴油的质量$m_{柴油}=\frac{Q_{柴油}}{q_{柴油}}=\frac{4.8×10^{8}\ J}{4.0×10^{7}\ J/kg}=12\ kg$ 答：略。

一、选择题

答案：