《2025年初中必刷题九年级物理上册沪粤版》

1 [2025广东佛山期中,中]如图所示,某同学用燃气灶烧水给餐具消毒,在标准大气压下,用该燃气灶加热质量为5kg、初温为20℃的水,加热到沸腾,共消耗了$0.06m^3$的天然气;[水的比热容为$4.2×10^3J/(kg·℃),$天然气的热值为$4.0×10^7J/m^3]$求:

$(1)0.06m^3$的天然气完全燃烧所放出的热量;
(2)水吸收的热量;
(3)该燃气灶烧水的热效率。

答案： 1.【解】
(1)$0.06\ \text{m}^{3}$的天然气完全燃烧放出的热量$Q_{放}=Vq=0.06\ \text{m}^{3}×4.0×10^{7}\ \text{J/m}^{3}=2.4×10^{6}\ \text{J}$;
(2)水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t_{2}-t_{1})=4.2×10^{3}\ \text{J/(kg}\cdot^{\circ}\text{C)}×5\ \text{kg}×(100\ ^{\circ}\text{C}-20\ ^{\circ}\text{C})=1.68×10^{6}\ \text{J}$;
(3)该燃气灶烧水的热效率$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{1.68×10^{6}\ \text{J}}{2.4×10^{6}\ \text{J}}×100\% =70\%$。

2 [2024河北石家庄质检,中]某物理兴趣小组的同学们,用煤炉给10kg的水加热,同时他们绘制了加热过程中水温随时间变化的图线,如图所示。在6min内完全燃烧2kg煤炭放出的热量为6×10^7J,水的比热容为4.2×10^3J/(kg·℃)。
(1)求加热6min,水吸收的热量;
(2)求煤炉烧水时的热效率;
(3)若煤炭完全燃烧放出的热量需要由天然气来提供,则需要完全燃烧多少立方米的天然气?($q_{天然气}= 4.0×10^{7}J/m^{3}$)

答案： 2.【解】
(1)由图可知,加热6 min,水升高的温度$\Delta t=80\ ^{\circ}\text{C}-20\ ^{\circ}\text{C}=60\ ^{\circ}\text{C}$,水吸收的热量:$Q_{吸}=cm(t_{2}-t_{1})=4.2×10^{3}\ \text{J/(kg}\cdot^{\circ}\text{C)}×10\ \text{kg}×60\ ^{\circ}\text{C}=2.52×10^{6}\ \text{J}$。
(2)煤炭完全燃烧放出的热量:$Q_{放1}=6×10^{7}\ \text{J}$,煤炉烧水时的效率:$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放1}}×100\%=\frac{2.52×10^{6}\ \text{J}}{6×10^{7}\ \text{J}}×100\% =4.2\%$。
(3)天然气完全燃烧放出的热量$Q_{放2}=Q_{放1}=6×10^{7}\ \text{J}$,由$Q_{放}=Vq$得需要完全燃烧天然气的体积:$V=\frac{Q_{放2}}{q_{天然气}}=\frac{6×10^{7}\ \text{J}}{4.0×10^{7}\ \text{J/m}^{3}}=1.5\ \text{m}^{3}$。

3 [2024安徽六安质检,中]如图所示是一款无人驾驶汽车,汽车自动驾驶时用激光测距器来了解周围的交通状况,用北斗卫星导航系统进行定位和导航,该车以某速度在一段平直的公路上匀速行驶一段距离后,消耗汽油2kg,汽油机(发动机)的效率为30%,在这段行驶过程中受到的平均阻力为10^3N[已知汽油的热值为4.5×10^7J/kg,$c_{水}= 4.2×10^{3}J/(kg·℃)$]。
(1)若该汽车匀速行驶的速度为20m/s,则该汽车发动机此时的功率为多少?
(2)消耗2kg汽油,发动机做的有用功为多少?
(3)假设该汽车在这次行驶过程中,发动机排出的废气带走的能量占2kg汽油完全燃烧放出的热量的42%,若这些废气带走的能量全部被质量为200kg的水吸收,水升高的温度是多少?(水未沸腾)

答案： 3.【解】
(1)汽车匀速直线行驶,根据二力平衡的条件,牵引力$F=f=10^{3}\ \text{N}$;则该车以20 m/s的速度匀速行驶时,发动机的功率为$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv=10^{3}\ \text{N}×20\ \text{m/s}=2×10^{4}\ \text{W}$。
(2)2 kg汽油完全燃烧放出的热量为$Q_{放}=mq=2\ \text{kg}×4.5×10^{7}\ \text{J/kg}=9×10^{7}\ \text{J}$,汽油机的效率为30%,做的有用功:$W_{有用}=\eta Q_{放}=30\%×9×10^{7}\ \text{J}=2.7×10^{7}\ \text{J}$。
(3)2 kg汽油完全燃烧放出的热量:$Q_{放}=9×10^{7}\ \text{J}$,由题知,发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热量的42%,且这些能量全部被水吸收,则水吸收的热量:$Q_{吸}=Q_{废气}=42\%× Q_{放}=42\%×9×10^{7}\ \text{J}=3.78×10^{7}\ \text{J}$,由$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t_{2}-t_{1})$得,水升高的温度:$t_{2}-t_{1}=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{3.78×10^{7}\ \text{J}}{4.2×10^{3}\ \text{J/(kg}\cdot^{\circ}\text{C)}×200\ \text{kg}}=45\ ^{\circ}\text{C}$。