《2025年综合应用创新题典中点九年级物理下册鲁科版》

1. [2023·广元]某研学活动小组在实践活动期间，粗略测量了一农家柴火灶的热效率。同学们在柴火灶的铁锅里倒入5 kg水，盖上锅盖，完全燃烧了1 kg干木柴使水温从20 ℃升高到80 ℃，水吸收的热量为______J，该柴火灶的热效率为______。[水的比热容是4.2×10³ J/(kg·℃)，这种干木柴的热值是1.0×10⁷ J/kg]

答案： $1.26×10^{6};12.6\%$

2. [2024·苏州]如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2 L初温为25 ℃的水，用卡式炉加热至100 ℃，消耗了25 g丁烷气体[水的比热容为4.2×10³ J/(kg·℃)，丁烷的热值为4.8×10⁷ J/kg]。求：
(1)壶中水的质量。
(2)水吸收的热量。
(3)卡式炉的加热效率。

答案： [解]
(1)壶中水的质量$m_{水}=ρ_{水}V_{水}=1.0×10^{3}kg/m^{3}×2×10^{-3}m^{3}=2kg$。
(2)水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t_{水}=4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)×2kg×(100 - 25)^{\circ}C=6.3×10^{5}J$。
(3)丁烷放出的热量$Q_{放}=m_{丁烷}q_{丁烷}=2.5×10^{-2}kg×4.8×10^{7}J/kg=1.2×10^{6}J$，卡式炉的加热效率$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}=\frac{6.3×10^{5}J}{1.2×10^{6}J}=52.5\%$。

3. 为了减少环境污染，共建绿水青山的美好生态，济宁市部分农村地区已经用上了天然气烧水煮饭。设天然气热值为4.2×10⁷ J/kg，完全燃烧0.5 kg天然气放出的热量为______J；若这些热量全部被100 kg、30 ℃的水吸收，在标准大气压下能使水的温度升高______℃。[c水 = 4.2×10³ J/(kg·℃)]

答案： $2.1×10^{7};50$

4. [2024·常州]中国工程师利用焦炉气中的氢气与工业尾气中的二氧化碳，合成液态燃料，作为第19届亚洲运动会主火炬的燃料。工程师在科普馆用如图所示的装置为同学们演示模拟实验，测量该燃料的热值。
①在空酒精灯内加入适量该液态燃料，得到“燃料灯”；
②在空烧杯内加入1 kg水，测得水的初温为31 ℃，点燃“燃料灯”开始加热；
③当水恰好沸腾时，立即熄灭“燃料灯”，测得“燃料灯”消耗燃料30 g。
已知实验时气压为标准大气压，c水 = 4.2×10³ J/(kg·℃)，用该装置加热水的效率为42％。求：
(1)此过程中，烧杯内水吸收的热量。
(2)该液态燃料的热值。

答案： [解]
(1)烧杯内水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t_{2}-t_{1})=4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)×1kg×(100^{\circ}C - 31^{\circ}C)=2.898×10^{5}J$。
(2)该液态燃料完全燃烧放出的热量$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{2.898×10^{5}J}{42\%}=6.9×10^{5}J$，该液态燃料的热值$q=\frac{Q_{放}}{m}=\frac{6.9×10^{5}J}{30×10^{-3}kg}=2.3×10^{7}J/kg$。

5. 新趋势 真实情境 我国已经从餐饮废油(俗称“地沟油”)中成功提炼出供飞机使用的生物航空煤油(以下简称生物航煤)，其热值与传统的航空煤油热值相当，是一种绿色环保的能源。兴趣小组想知道生物航煤热值的大小，于是完全燃烧了0.7 kg的生物航煤给水加热，将40 kg的水从20 ℃加热到70 ℃，该加热装置的热效率为30％。已知水的比热容是4.2×10³ J/(kg·℃)。求：
(1)此过程中水吸收的热量。
(2)此过程中生物航煤完全燃烧放出的热量。
(3)生物航煤的热值。

答案： [解]
(1)水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m(t - t_{0})=4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)×40kg×(70^{\circ}C - 20^{\circ}C)=8.4×10^{6}J$。
(2)根据$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$知，生物航煤完全燃烧放出的热量$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{8.4×10^{6}J}{30\%}=2.8×10^{7}J$。
(3)生物航煤的热值$q=\frac{Q_{放}}{m}=\frac{2.8×10^{7}J}{0.7kg}=4×10^{7}J/kg$。