《2025年拔尖特训九年级物理上册苏科版》

1.(2024·哈尔滨)完全燃烧$0.1\ m^3$的天然气放出的热量是______J；若这些热量的$20\%被4\ kg$的液体吸收,使其温度升高$50\ \degreeC$,则该液体的比热容是______$J/(kg·℃)$。($q_{天然气}= 3.0× 10^{7}\ J/m^3$)

答案： 3×10⁶ 3×10³ 解析:完全燃烧0.1 m³的天然气放出的热量Q放=Vq天然气=0.1 m³×3×10⁷ J/m³=3×10⁶ J。这些热量的20%被4 kg的液体吸收,Q吸=20%×3×10⁶ J=6×10⁵ J，Q吸=cmΔt，c=Q吸/mΔt=6×10⁵ J/(4 kg×50℃)=3×10³ J/(kg·℃)。

2.跨学科实践·日常生活 北方冬季通常用水供暖,家中安装由多个相同规格的单片组成的一组暖气片。客厅内一组水流量为$0.6\ m^3/h的暖气片中水的进户温度是70\ \degreeC$,回水温度是$50\ \degreeC$。采暖时热量利用效率为$60\%$,供暖$5\ h$,客厅暖气片内的热水在循环过程中释放的有效热量为______J；完全燃烧______kg的无烟煤放出的热量可供该组暖气片供暖$5\ h$。[假设无烟煤燃烧放出的热量全部被水吸收,$q_{煤}取3.6× 10^{7}\ J/kg$,$\rho_{水}= 1.0× 10^{3}\ kg/m^3$,$c_{水}= 4.2× 10^{3}\ J/(kg·℃)$]

答案： 1.512×10⁸ 7 解析:供暖5 h时,该组暖气片进户热水的体积V=0.6 m³/h×5 h=3 m³,由ρ=m/V可得,进户热水的质量m=ρ水V=1.0×10³ kg/m³×3 m³=3×10³ kg，这些热水放出的热量Q放=c水mΔt=4.2×10³ J/(kg·℃)×3×10³ kg×(70℃-50℃)=2.52×10⁸ J,供暖时有效利用的热量Q有效=ηQ放=60%×2.52×10⁸ J=1.512×10⁸ J;若用无烟煤供暖,则Q煤放=Q放=2.52×10⁸ J,由Q放=mq可得,需要完全燃烧无烟煤的质量m煤=Q煤放/q煤=2.52×10⁸ J/(3.6×10⁷ J/kg)=7 kg。

3.(2023·成都)小美在老师的指导下进行了以下实验：甲、乙两烧杯各装$100\ g$水,用酒精灯加热甲烧杯,煤油灯加热乙烧杯,直至杯内水沸腾$1\ min$,立即熄灭灯,测得消耗酒精$4\ g$、煤油$2.5\ g$。她根据实验数据绘制了水温与加热时间的关系图像(如图)。若水沸腾前质量不改变,同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等,$q_{酒精}取3.0× 10^{7}\ J/kg$,$q_{煤油}取4.6× 10^{7}\ J/kg$,$c_{水}= 4.2× 10^{3}\ J/(kg·℃)$,则下列说法中,正确的是( )


A.整个过程中,甲杯内的水吸收的热量更多
B.前$3\ min$内,乙杯中的水吸收的热量为$3.36× 10^{4}\ J$
C.消耗的煤油完全燃烧放出的热量为$1.15× 10^{8}\ J$
D.酒精灯的加热效率为$28\%$

答案： B 解析:由题意可知,甲、乙两烧杯装水的质量相等,水的初始温度相同,加热后温度相同,根据Q吸=cmΔt可知,两杯水从加热到沸腾吸收的热量相等,Q吸=c水mΔt=4.2×10³ J/(kg·℃)×0.1 kg×(98℃-18℃)=3.36×10⁴ J,且同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等,则整个过程中甲、乙两杯内的水所吸收的热量分别为Q甲=6/5Q吸=6/5×3.36×10⁴ J=4.032×10⁴ J,Q乙=4/3Q吸=4/3×3.36×10⁴ J=4.48×10⁴ J,所以整个过程中,乙杯内的水吸收的热量更多,A错误;由图可得,第3 min时乙杯中的水恰好沸腾,则吸收的热量Q吸=3.36×10⁴ J,B正确;整个过程中消耗的煤油完全燃烧放出的热量Q煤油=q煤油m煤油=4.6×10⁷ J/kg×2.5×10⁻³ kg=1.15×10⁵ J,C错误;在整个过程中,燃烧4 g酒精所释放的热量Q酒精=q酒精m酒精=3.0×10⁷ J/kg×4×10⁻³ kg=1.2×10⁵ J,可得酒精灯的加热效率η=Q甲/Q酒精×100%=4.032×10⁴ J/(1.2×10⁵ J)×100%=33.6%,D错误。

4.(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,作为杭州第19届亚运会主火炬的燃料。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$1\ kg$水,测得水的初温为$31\ \degreeC$,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$30\ g$。
已知实验时气压为标准大气压,$c_{水}= 4.2× 10^{3}\ J/(kg·℃)$,用该装置加热水的效率为$42\%$。求：
(1)此过程中,烧杯内的水吸收的热量。
(2)该液态燃料的热值。(假设燃料完全燃烧)

答案： （1）水吸收的热量Q吸=c水m水(t-t₀)=4.2×10³ J/(kg·℃)×1 kg×(100℃-31℃)=2.898×10⁵ J（2）燃料燃烧放出的热量Q放=Q吸/η=2.898×10⁵ J/42%=6.9×10⁵ J；q燃料=Q放/m燃料=6.9×10⁵ J/(30×10⁻³ kg)=2.3×10⁷ J/kg