《2025年通城学典课时作业本九年级物理上册苏科版江苏专版》

1. 某物理兴趣小组的同学,用煤炉给水加热,同时他们绘制了如图所示的加热过程中水的温度随时间变化的图线,在6min内完全燃烧了0.2kg的煤,水的比热容为$4.2×10^3J/(kg·℃),$煤的热值约为$3×10^7J/kg。$
(1)求煤完全燃烧产生的热量。
(2)若该煤炉烧水的热效率为42%,则水吸收了多少热量?
(3)求煤炉中水的质量。

答案：
(1) 煤完全燃烧放出的热量 $ Q_{\text{放}} = m_{\text{煤}} q_{\text{煤}} = 0.2 \, \text{kg} \times 3 \times 10^{7} \, \text{J/kg} = 6 \times 10^{6} \, \text{J} $
(2) 水吸收的热量 $ Q_{\text{吸}} = Q_{\text{放}} \eta = 6 \times 10^{6} \, \text{J} \times 42\% = 2.52 \times 10^{6} \, \text{J} $
(3) 由图可知，在 $ 6 \, \text{min} $ 内水升高的温度 $ \Delta t = t - t_{0} = 80 \, \text{°C} - 20 \, \text{°C} = 60 \, \text{°C} $，煤炉中水的质量 $ m_{\text{水}} = \frac{Q_{\text{吸}}}{c_{\text{水}} \Delta t} = \frac{2.52 \times 10^{6} \, \text{J}}{4.2 \times 10^{3} \, \text{J/(kg·°C)} \times 60 \, \text{°C}} = 10 \, \text{kg} $

2. (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1kg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30g。
已知实验时气压为标准大气压,c_水$= 4.2×10^3J/(kg·℃),$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：
(1) 水吸收的热量 $ Q_{\text{吸}} = c_{\text{水}} m (t - t_{0}) = 4.2 \times 10^{3} \, \text{J/(kg·°C)} \times 1 \, \text{kg} \times (100 \, \text{°C} - 31 \, \text{°C}) = 2.898 \times 10^{5} \, \text{J} $
(2) 燃料燃烧放出的热量 $ Q_{\text{放}} = \frac{Q_{\text{吸}}}{\eta} = \frac{2.898 \times 10^{5} \, \text{J}}{42\%} = 6.9 \times 10^{5} \, \text{J} $； $ q_{\text{燃料}} = \frac{Q_{\text{放}}}{m_{\text{燃料}}} = \frac{6.9 \times 10^{5} \, \text{J}}{0.03 \, \text{kg}} = 2.3 \times 10^{7} \, \text{J/kg} $