《2025年学霸题中题九年级物理上册苏科版》

13. 核心素养 科学思维 如图所示,某同学用燃气灶烧水给餐具消毒.已知密闭锅内水的质量为5kg,水的初温为$22\ ^{\circ}\text{C}$,当水刚好烧开时,共消耗了$0.06\ \text{m}^{3}$的天然气,该燃气灶烧水的热效率为70%.[水的比热容为$4.2× 10^{3}\ \text{J/(kg·}^{\circ}\text{C})$,天然气的热值为$4.0× 10^{7}\ \text{J/m}^{3}$]求:
(1)$0.06\ \text{m}^{3}$的天然气完全燃烧所放出的热量.
(2)以上过程中,水吸收的热量.
(3)密闭的锅内水烧开时的温度.

答案： 13.
(1)2.4×10⁶ J
(2)1.68×10⁶ J
(3)102 ℃ 解析:
(1)天然气的热值为4.0×10⁷ J/m³,根据Q=Vq可得,0.06 m³的天然气完全燃烧所放出的热量为Q放=Vq=0.06 m³×4.0×10⁷ J/m³=2.4×10⁶ J.
(2)燃气灶烧水的热效率为70%,水吸收的热量为Q吸=ηQ放=70%×2.4×10⁶ J=1.68×10⁶ J.
(3)烧开水时,水的温度变化为Δt=Q吸/cm=1.68×10⁶ J/4.2×10³ J/(kg·℃)×5 kg=80 ℃.因密闭的锅内气压高于一个标准大气压,故水的沸点高于100 ℃,所以密闭的锅内水烧开时的温度t=t₀+Δt=22 ℃+80 ℃=102 ℃. 易错题提醒 密闭的锅内气体受热膨胀,气压变大,而气压越高沸点越高,水的沸点可以超过100 ℃.

14. 新素材 科学前沿 (2024·镇江润州区期中)插电式混合动力车(简称PHEV)是以电动为主,在电池电力耗尽后不能及时充电才以汽油机为辅的动力装置,电池的放电效率为80%,输出的电能全部转化为汽车的机械能.当汽油发动机工作时,将汽油燃烧放出的热量的20%用来驱动汽车行驶,5%转换成汽车电池中的电能.已知汽车以36km/h的车速匀速行驶时所受的阻力为1000N,汽油热值近似取$q= 5× 10^{7}\ \text{J/kg}$.
(1)当汽车用电行驶时,将电能转化为机械能.汽油发动机工作时每秒完成10个工作循环,则汽油发动机每分钟完成2400个冲程.
(2)一辆PHEV汽车在快充充电桩充电,每秒消耗电能$2× 10^{4}\ \text{J}$,快充充电桩充电2.5h将电池充满电,若在纯电模式下可供汽车在某平直路面上以36km/h的车速匀速行驶2h,求该汽车电池在快充时的充电效率.50%
(3)若上述电池电力耗尽后依靠汽油机进行匀速行驶,已知油箱中有36kg汽油,则汽车距离下一次充电最多还能行驶多少路程?432 km

答案： 14.
(1)机械 2 400
(2)50%
(3)432 km 解析:
(1)当汽车用电行驶时,消耗电能,转化为汽车的机械能.1个工作循环中有4个冲程,1 s有10个工作循环,则1 min工作循环数为600个,冲程数为2 400个.
(2)汽车行驶的路程为s=vt=36 km/h×2 h=72 km=7.2×10⁴ m,由二力平衡得F牵=f=1 000 N,有用功为W有=F牵s=1 000 N×7.2×10⁴ m=7.2×10⁷ J,电池中储存的能量为E电=W有/η=7.2×10⁷ J/80%=9×10⁷ J,该汽车电池在快充时的充电效率为η'=E电/E充=9×10⁷ J/2×10⁴ J/s×2.5×3 600 s=50%.
(3)汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq=36 kg×5×10⁷ J/kg=1.8×10⁹ J,20%用来驱动汽车行驶,即W=20%×Q放=20%×1.8×10⁹ J=3.6×10⁸ J,汽车行驶的距离s₁=W/F牵=3.6×10⁸ J/1 000 N=3.6×10⁵ m=360 km.5%转换成汽车电池中的电能,即E'电=5%×Q放=5%×1.8×10⁹ J=9×10⁷ J,电能可以转化为车的机械能用于行驶,即s₂=80%·E'电/F牵=80%×9×10⁷ J/1 000 N=7.2×10⁴ m=72 km,还能行驶的总路程s=s₁+s₂=360 km+72 km=432 km.