《2025年一遍过九年级物理全一册沪科版》

1 新情境 秸秆可以回收加工制成秸秆煤。完全燃烧0.5kg的秸秆煤可放出1.05×10⁷J的热量；若这些热量被质量为20kg、初温为20℃的水吸收,可使水温升高50℃,则水吸收了4.2×10⁶J的热量,此时烧水效率为40%。[已知$q_{秸秆煤}= 2.1×10^{7}J/kg$,$c_{水}= 4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)$]

答案： $1.05×10⁷ 4.2×10⁶ 40\%【$解析$】 $秸秆煤完全燃烧放出的热量$Q_{放}=mq_{秸秆煤}=0.5kg×2.1×10⁷J/kg=1.05×10⁷J；$水吸收的热量$Q_{吸}=$效率的综合计算$c_{水}m_{水}Δt=4.2×10³J/(kg·℃)×20kg×50℃=4.2×10⁶J，$此时烧水效率$η= \frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%= \frac{4.2×10⁶J}{1.05×10⁷J}×100\%=40\%。$　　

2 [2025泉州五中月考]小华尝试估测家里使用的天然气热水器的热效率。他把家里自动洗衣机的“水量”设为40L,将热水器输出的热水注入洗衣机,当注入水的体积达到40L时洗衣机自动停止注水。已知当时自来水温度是15℃,热水器输出热水的温度是40℃,观察天然气表发现注水前后消耗了0.16m^3天然气。[$c_{水}= 4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)$,$q_{天然气}= 3.2×10^{7}J/m^{3}$]
(1)求洗衣机里的水吸收的热量。
(2)求完全燃烧0.16m^3天然气所释放出来的热量。
(3)国家出台的《家用燃气快速热水器能效限定值及能效等级》把燃气热水器的能效等级分成了三等：能效最低的为3级,热效率值不低于84%；2级热效率值不低于88%；1级能效最高,热效率值不低于96%。请通过计算说明小华家热水器的热效率值是否达到国家标准。

答案： 解:
(1)水的质量m=ρ_{水}V₁=1.0×10³kg/m³×40L=1.0×10³kg/m³×0.04m³=40kg，
水吸收的热量Q₁=c_{水}m(t₂-t₁)=4.2×10³J/(kg·℃)×40kg×(40℃-15℃)=4.2×10⁶J。
(2)天然气燃烧放出的热量Q₂=q_{天然气}V₂=3.2×10⁷J/m³×0.16m³=5.12×10⁶J。
(3)烧水过程的效率η= $\frac{Q₁}{Q₂}$×100%= $\frac{4.2×10⁶J}{5.12×10⁶J}$×100%≈82%，
这个效率低于最低的3级能效标准84%，故没有达到国家标准。

3 有一种太阳能热水器,铭牌上的部分参数如下表所示,现将它装满水安装在阳光充足的水平台面上。
|型号|JL-88|
|水容量/L|80|
|自身质量/kg|40|
(1)若晴天平均每平方米的面积上每小时接收的太阳能约为$2.8×10^{6}J$,该热水器接收太阳能的有效面积为1.5m^2,每天日照时间按8h计算,则它一天中接收的太阳能E约为多少？若这些太阳能有60%被热水器中的水吸收,则可使初温为20℃的水温度升高多少？[水的密度$ρ=1.0×10^{3}kg/m^{3}$,水的比热容$c= 4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)$]
(2)若该热水器一天中接收的太阳能由燃烧煤气(热值$q= 4.2×10^{7}J/kg$)提供,则需要完全燃烧多少千克煤气？

答案： 解:
(1)一天中接收的太阳能E=1.5m²×2.8×10⁶J/(m²·h)×8h=3.36×10⁷J，
热水器中的水吸收的热量Q_{吸}=ηE=60%×3.36×10⁷J=2.016×10⁷J，
热水器中水的质量m=ρV=1.0×10³kg/m³×80×10⁻³m³=80kg，
水温升高Δt= $\frac{Q_{吸}}{cm}$ = $\frac{2.016×10⁷J}{4.2×10³J/(kg·℃)×80kg}$=60℃。
(2)Q_{放}=E=3.36×10⁷J，需要燃烧煤气的质量m'= $\frac{Q_{放}}{q}$ = $\frac{3.36×10⁷J}{4.2×10⁷J/kg}$=0.8kg。