《2025年实验班提优训练九年级科学上册浙教版》

2.(2024·苏州中考)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 $25^{\circ}\text{C}$的水,用卡式炉加热至 $100^{\circ}\text{C}$,消耗了 25 g 丁烷气体[水的比热容为 $4.2× 10^{3}\ \text{J}/(\text{kg}\cdot^{\circ}\text{C})$,水的密度为 $1× 10^{3}\ \text{kg}/\text{m}^{3}$,丁烷的热值为 $4.8× 10^{7}\ \text{J}/\text{kg}$]。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： 2.
(1)2 kg
(2)6.3×10⁵ J
(3)52.5% [解析]
(1)壶中水的质量为 m_{水}=ρ_{水}V_{水}=1.0×10³ kg/m³×2×10⁻³ m³=2 kg。
(2)水吸收的热量为 Q=c_{水}m_{水}Δt_{水}=4.2×10³ J/(kg·℃)×2 kg×(100-25)℃=6.3×10⁵ J。
(3)丁烷放出的热量 Q_{放}=m_{丁烷}q_{丁烷}=2.5×10⁻² kg×4.8×10⁷ J/kg=1.2×10⁶ J。卡式炉的加热效率为 η=$\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$×100%=$\frac{6.3×10^{5}\text{ J}}{1.2×10^{6}\text{ J}}$×100%=52.5%。

3.(2024·山西中考)山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山,进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约 360 km,驾车前往大约需要 4 h。(汽油的热值 q 取 $4.5× 10^{7}\ \text{J}/\text{kg}$,汽油的密度 $\rho$取 $0.8× 10^{3}\ \text{kg}/\text{m}^{3}$)
(1)求汽车的平均速度。
(2)汽车全程消耗汽油 25 L,求汽油完全燃烧放出的热量 Q。
(3)若汽车发动机全程的平均功率为 25 kW,求汽车发动机的效率。

答案： 3.
(1)90 km/h
(2)9×10⁸ J
(3)40% [解析]
(1)汽车的平均速度 v=$\frac{s}{t}$=$\frac{360\text{ km}}{4\text{ h}}$=90 km/h。
(2)全程消耗汽油的体积为 V=25 L=0.025 m³,汽油的质量为 m=ρV=0.8×10³ kg/m³×0.025 m³=20 kg,汽油完全燃烧放出的热量 Q=mq=20 kg×4.5×10⁷ J/kg=9×10⁸ J。
(3)汽车全程所做的有用功为 W_{有用}=Pt=25×10³ W×4×3600 s=3.6×10⁸ J,则汽车发动机的效率 η=$\frac{W_{有用}}{Q}$×100%=$\frac{3.6×10^{8}\text{ J}}{9×10^{8}\text{ J}}$×100%=40%。