《2025年走向中考考场九年级物理全一册人教版河北专版》

8. 热水器将质量为20kg、温度为15℃的水加热到65℃，消耗天然气0.15m³，在此过程中水吸收的热量是________J，热水器的热效率是________。
[$c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)$，$q_{天然气}=3.2×10^{7}J/m^{3}$]

答案： $4.2\times10^{6}$ 87.5%

9. 如图14−1所示，一辆质量为2t的车在水平路面上匀速直线行驶。车受到的牵引力是其所受重力的0.1，该车行驶25.8km时，消耗的柴油为3kg。(柴油的热值为$4.3×10^{7}J/kg$，g取10N/kg)求：
(1)汽车行驶25.8km牵引力做的功。
(2)汽车发动机的效率。
(3)其他条件不变，假设汽车发动机的效率能提高到50%，汽车在该路段节约的柴油质量是多少？

答案： 解：
(1)汽车的重力：$G = mg = 2000\mathrm{kg}\times10\mathrm{N/kg}=2\times10^{4}\mathrm{N}$，
汽车受到的牵引力：$F = 0.1G = 0.1\times2\times10^{4}\mathrm{N}=2\times10^{3}\mathrm{N}$，
汽车牵引力做的功：
$W = Fs = 2\times10^{3}\mathrm{N}\times2.58\times10^{4}\mathrm{m}=5.16\times10^{7}\mathrm{J}$。
(2)3 kg 柴油完全燃烧放出的热量：
$Q_{放1}=m_{1}q = 3\mathrm{kg}\times4.3\times10^{7}\mathrm{J/kg}=1.29\times10^{8}\mathrm{J}$，
汽车发动机的效率：
$\eta_{1}=\frac{W}{Q_{放1}}=\frac{5.16\times10^{7}\mathrm{J}}{1.29\times10^{8}\mathrm{J}} = 40\%$。
(3)其他条件不变，效率提升后，柴油完全燃烧放出的热量：
$Q_{放2}=\frac{W}{\eta_{2}}=\frac{5.16\times10^{7}\mathrm{J}}{50\%}=1.032\times10^{8}\mathrm{J}$，
效率提升后，所需柴油的质量：
$m_{2}=\frac{Q_{放2}}{q}=\frac{1.032\times10^{8}\mathrm{J}}{4.3\times10^{7}\mathrm{J/kg}} = 2.4\mathrm{kg}$；
节约的柴油质量：$m' = m_{1}-m_{2}=3\mathrm{kg}-2.4\mathrm{kg}=0.6\mathrm{kg}$。

10. 太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息。

其中太阳辐射功率是指1h内投射到地球表面1m²面积上的太阳能。求：
(1)水在10h内吸收的热量。
(2)如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少立方米的天然气？(天然气的热值取$q_{天然气}=8.4×10^{7}J/m^{3}$，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收)
(3)该太阳能热水器的能量转化效率。

答案： 解：
(1)水在 10 h 内吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m\Delta t = 4.2\times10^{3}\mathrm{J}/(\mathrm{kg}\cdot^{\circ}\mathrm{C})\times100\mathrm{kg}\times(70^{\circ}\mathrm{C}-20^{\circ}\mathrm{C})=2.1\times10^{7}\mathrm{J}$。
(2)天然气完全燃烧放出的热量$Q_{放}=Q_{吸}=2.1\times10^{7}\mathrm{J}$，
需要天然气的体积$V=\frac{Q_{放}}{q_{天然气}}=\frac{2.1\times10^{7}\mathrm{J}}{8.4\times10^{7}\mathrm{J/m^{3}}}=0.25\mathrm{m^{3}}$。
(3)太阳能热水器吸收的太阳能
$Q_{总}=StP = 2.5\mathrm{m^{2}}\times10\mathrm{h}\times1.68\times10^{6}\mathrm{J}/(\mathrm{m^{2}}\cdot\mathrm{h})=4.2\times10^{7}\mathrm{J}$，
太阳能热水器的能量转化效率
$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{总}}=\frac{2.1\times10^{7}\mathrm{J}}{4.2\times10^{7}\mathrm{J}} = 50\%$。

11. (模型建构)如图14−2
为蒸汽机的工作原理：打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞达到汽缸顶部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降，如此循环往复。下列说法正确的是(　　　)

图14−2
A. 用水冷凝蒸汽是利用热传递改变内能
B. 蒸汽机在整个工作过程中遵循机械能守恒
C. 蒸汽机活塞上行过程与汽油机的压缩冲程相似
D. 蒸汽推动活塞向上做功后，蒸汽的内能会增大

答案： A

12. (跨学科实践)如图14−3，我国科学家在实验室成功模拟了绿色植物的光合作用，利用阳光提供的能量实现了从二氧化碳到淀粉的人工合成。下列有关说法正确的是(　　　)

A. 人食用淀粉，可以将淀粉的内能转化为化学能
B. 人工合成淀粉的过程需要利用光能
C. 人工合成淀粉时，将光能转化为淀粉的内能
D. 人工合成淀粉的过程不服从能量守恒定律

答案： B