《2025年综合应用创新题典中点九年级物理下册鲁科版》

9. [2024·达州] 在标准大气压下，小明用天然气灶将质量为1 kg的水，从20 ℃加热到沸腾，水吸收的热量是________J。他家天然气热水器的热效率是70％，他某次洗澡，耗水20 kg，热水器进水温度是22 ℃，出水温度是42 ℃，他这次洗澡消耗天然气________m³。[已知水的比热容是4.2×10³ J/（kg·℃），天然气的热值是3.2×10⁷ J/m³]

答案： $3.36×10^{5}$；0.075　[点拨]水吸收的热量$Q_{吸}=cm(t - t_{0}) = 4.2×10^{3}\text{ J/(kg·℃)}×1\text{ kg}×(100\text{ ℃}-20\text{ ℃}) = 3.36×10^{5}\text{ J}$。洗澡时水吸收的热量$Q_{吸}'=cm'(t' - t_{0}') = 4.2×10^{3}\text{ J/(kg·℃)}×20\text{ kg}×(42\text{ ℃}-22\text{ ℃}) = 1.68×10^{6}\text{ J}$，由$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$得，天然气完全燃烧放出的热量$Q_{放}=\frac{Q_{吸}'}{\eta}=\frac{1.68×10^{6}\text{ J}}{70\%}=2.4×10^{6}\text{ J}$，由$Q_{放}=Vq$得，需要消耗天然气的体积$V=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{2.4×10^{6}\text{ J}}{3.2×10^{7}\text{ J/m}^{3}} = 0.075\text{ m}^{3}$。

10. 2024·聊城期末 新题型 真实情境 如图所示，是最新一款无人驾驶汽车原型图。汽车自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距器来了解周围的交通状况。该款车以某速度在一段平直的公路上匀速行驶5.6 km，受到的阻力是3×10³ N，消耗燃油1.2 kg，燃油的热值q = 4×10⁷ J/kg，求：
(1)无人驾驶汽车牵引力所做的功。
(2)燃油完全燃烧放出的热量。
(3)无人驾驶汽车的热机效率。

答案： [解]
(1)汽车在公路上匀速行驶，处于平衡状态，受到的阻力与牵引力是一对平衡力，即$F = f = 3×10^{3}\text{ N}$，无人驾驶汽车牵引力所做的功$W = Fs = 3×10^{3}\text{ N}×5.6×10^{3}\text{ m}=1.68×10^{7}\text{ J}$。
(2)燃油完全燃烧放出的热量$Q_{放}=mq = 1.2\text{ kg}×4×10^{7}\text{ J/kg}=4.8×10^{7}\text{ J}$。
(3)无人驾驶汽车的热机效率$\eta=\frac{W}{Q_{放}}=\frac{1.68×10^{7}\text{ J}}{4.8×10^{7}\text{ J}} = 35\%$。

11. [2024·枣庄阶段练习] 甲、乙两种燃料完全燃烧放出的热量与其质量的关系图象如图所示，则下列分析正确的是 （ ）

A. 甲燃料的热值小于乙燃料的热值
B. 完全燃烧甲、乙两种燃料加热同一锅水至沸腾，所需乙燃料的质量更小
C. 完全燃烧相同质量的两种燃料，甲放出的热量更多
D. 使用甲燃料的热机效率一定高，但是热机效率肯定小于100％

答案： C　[点拨]由图可知，当完全燃烧相同质量的燃料时，放出的热量关系为$Q_{甲}＞Q_{乙}$，根据$Q = mq$可知，$q_{甲}＞q_{乙}$，即甲燃料的热值大于乙燃料的热值，故A错误;将同一锅水烧至沸腾，则水吸收的热量相同，又因为$q_{甲}＞q_{乙}$，根据$Q_{吸}=Q_{放}=mq$可知，$m_{甲}＜m_{乙}$，即所需甲燃料的质量更小，故B错误;完全燃烧相同质量的两种燃料，根据$q_{甲}＞q_{乙}$，$Q_{放}=mq$可知，甲放出的热量更多，故C正确;甲燃料的热值大，根据$Q_{放}=mq$可知，完全燃烧相同质量的甲燃料和其他燃料相比，放出的热量更多，但使用甲燃料的热机做的有用功不一定多，根据$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$可知，热机效率不一定高，且由于一定会不可避免地要做额外功，热机效率肯定小于100%，故D错误。

12. [2024·广安] 内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图，若该汽油机的效率为30％，飞轮每分钟转动1 800圈（q汽油 = 4.6×10⁷ J/kg），则下列说法正确的是 （ ）

A. 图中所示冲程是做功冲程
B. 若该汽油机完全燃烧5 kg汽油，则汽油机做的有用功为6.9×10⁷ J
C. 该汽油机在1 s内做功30次
D. 汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高

答案： B　[点拨]图中所示冲程两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故A错误;若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功$W_{有}=\eta Q_{放}=\eta mq_{汽油}=30\%×5\text{ kg}×4.6×10^{7}\text{ J/kg}=6.9×10^{7}\text{ J}$，故B正确;飞轮每分钟转动1800圈，则每秒转动30圈，该汽油机飞轮转动2圈对外做功一次，则在1s内做功15次，故C错误;由$\eta=\frac{W_{有}}{Q_{放}}$得，汽油机消耗的燃料越少，完全燃烧释放的热量越少，做的有用功不知，无法比较效率高低，故D错误。

13. [2023·北京东城区期末] 某汽油机工作时的能量损失情况是：汽缸散热损失30％，废气带走35％，机械摩擦及其他损耗总和为10％。已知汽油热值为4.6×10⁷ J/kg。下列说法中正确的是 （ ）
A. 该汽油机工作的效率是25％，工作时汽油燃烧释放能量的75％转化为机械能
B. 若该汽油机消耗2 kg汽油，获得的机械能为2.3×10⁷ J
C. 若该汽油机消耗2 kg汽油，损失的能量为3.22×10⁷ J
D. 经过不断改进和创新，汽油机的效率可以提高到100％

答案： B

14. 为使舰载机在短时间内达到起飞速度，某航母上安装了蒸汽弹射装置。如图所示为其工作原理示意图，高压蒸汽推动活塞牵引舰载机加速向右运动，2 s左右舰载机即可达到起飞速度。此过程中，蒸汽的内能会________（填“增大”或“减小”），其能量转化与内燃机的________冲程相同。

答案： 减小;做功