《2025年中考快递同步检测九年级物理全一册人教版》

19. ❷星改编(9分)氢能源具有清洁、高效、可持续以及资源丰富的特点。如图所示，是某氢能科技有限公司的氢能源环卫车。已知$c_{水}=4.2×10^{3}\ J/(kg·℃)$，$q_{氢}=1.4×10^{8}\ J/kg$。求:
(1)0.9kg氢燃料完全燃烧放出的热量。
(2)若这些热量的80%被水吸收,水温从10℃升高到90℃,水的质量为多少。
(3)氢能源环卫车10min内在平直路面上匀速行驶了6×10⁴m,消耗了0.9kg的氢燃料,此过程中汽车发动机产生的牵引力为1.0×10³N,氢气的热值取1.4×10⁸J/kg,则:汽车的牵引力做的功是多少,汽车发动机的效率是多少。(结果保留到0.1%)
　　　　　

答案： 解：
(1)$q = \frac{Q_{放}}{m}$
　　$Q_{放} = m_{氢}q_{氢} = 0.9\ kg×1.4×10^{8}\ J/kg = 1.26×10^{8}\ J$
(2)$Q_{吸} = \eta Q_{放} = 80\%×1.26×10^{8}\ J = 1.008×10^{8}\ J$
　　$c = \frac{Q}{m\Delta t}$
　　$m_{水} = \frac{Q_{吸}}{c_{水}\Delta t} = \frac{1.008×10^{8}\ J}{4.2×10^{3}\ J/(kg\cdot^{\circ}C)×(90\ ^{\circ}C - 10\ ^{\circ}C)} = 300\ kg$
(3)$W = Fs = 1.0×10^{3}\ N×6×10^{4}\ m = 6×10^{7}\ J$
　　$\eta = \frac{W}{Q_{放}} = \frac{6×10^{7}\ J}{1.26×10^{8}\ J} = 47.6\%$
　　答：
(1)0.9kg氢燃料完全燃烧放出的热量为1.26×10⁸J。
(2)若这些热量的80%被水吸收，水温从10℃升高到90℃，水的质量为300kg。
(3)汽车的牵引力做的功是6×10⁷J；汽车发动机的效率是47.6%。

20. (12分)《天工开物》中的“生熟炼铁炉”如图所示，古人将铁料熔炼成铁水，炙热的铁水沿管道流入较低处的水塘，完成淬火，最终制成熟铁块。再用熟铁块作为原料,在炭火中加热吸碳，提高含碳量，然后经过锻打，除掉杂质又渗进碳，从而得到钢。请解答下列问题:
(1)炙热的铁水沿管道流入较低处的水塘，完成淬火,最终制成熟铁块。其中，铁水变成铁块的过程是通过热传递(选填“做功”或“热传递”)使铁块的温度降低，此过程中铁的内能减小(选填“增大"或“减小”)。
(2)在熔炼铁水时,将炉内1000kg的铁从室温加热到刚要熔化时,铁吸收的热量是$6.9×10^{8}J$。[$c_{铁}=0.46×10^{3}\ J/(kg·℃)$，铁的熔点约为1525℃,室温约为25℃]
(3)如果(2)中铁吸收的热量全部由木炭燃烧提供，木炭的热效率只有30%，那么要熔炼这么多铁需要67.65kg的木炭。[$q_{木炭}=3.4×10^{7}\ J/kg$，结果保留2位小数]
(4)将铁料熔炼成铁水的过程可将铁料中的杂质分离,杂质的密度$\rho_{杂质}＜\rho_{铁水}$,要使高纯度铁水从出料口流出，出料口的位置应在熔炉的下端。请说明理由:因为杂质的密度小于铁水的密度，杂质会漂浮在铁水的上方，所以出料口应在熔炉的下端，这样才能使高纯度铁水从出料口流出。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

答案：
(1)热传递；减小
(2)6.9×10⁸J
(3)67.65
(4)下端；杂质的密度小于铁水的密度，故杂质在铁水中处于漂浮状态，铁水在下层，所以出料口位置应在熔炉的下端
　　解析：
(2)$Q_{吸} = c_{铁}m(t - t_{0}) = 0.46×10^{3}\ J/(kg\cdot^{\circ}C)×1000\ kg×(1525\ ^{\circ}C - 25\ ^{\circ}C) = 6.9×10^{8}\ J$，故铁吸收的热量为6.9×10⁸J。
(3)$Q_{放} = \frac{Q_{吸}}{\eta} = \frac{6.9×10^{8}\ J}{30\%} = 2.3×10^{9}\ J$，$m_{木} = \frac{Q_{放}}{q} = \frac{2.3×10^{9}\ J}{3.4×10^{7}\ J/kg} = 67.65\ kg$，故要熔炼这么多铁需要67.65kg木炭。