《2025年实验班提优训练九年级物理上册苏科版》

8. (2024·南京建邺区期末)如图甲所示是四冲程汽油机某冲程示意图,图乙为空气压缩引火仪,图丙中对试管中水加热一段时间后瓶塞"飞出".关于这三幅图,下列说法正确的是(D).

A.三幅图所示的过程改变气体内能的方式不同
B.三幅图所示的过程气体内能大小的变化情况相同
C.图甲所示为汽油机的做功冲程,其能量转化与图丙中的能量转化相同
D.若该汽油机每秒可完成10个图甲所示的冲程,则其飞轮转速为1200 r/min

答案： D ［解析］三幅图所示的过程都是做功改变物体的内能,故A错误;图甲是汽油机的压缩冲程,将机械能转化为内能,内能增加,图乙将机械能转化为内能,内能增加,图丙中将水的内能转化为塞子的机械能,内能减小,所以三幅图所示的过程气体内能大小的变化情况不相同,图甲能量转化与图丙不同,故B、C错误;若该汽油机每秒可完成10个图甲(压缩)冲程,由于一个工作循环有一个压缩冲程,飞轮转2周,所以每秒可完成10个工作循环,每分钟可完成600个工作循环,飞轮转1200周,即飞轮转速为1200r/min,故D正确.

9. 新农村建设中正在大力推广使用瓶装液化气.若每瓶装10 kg液化气,液化气的热值取$4.2× 10^{7}\ \text{J/kg}$,则每瓶液化气完全燃烧放出的热量是$4.2× 10^{8}$J,若放出的热量有40%被水吸收,在标准大气压下可把500kg的水从$20\ ^{\circ}\text{C}$加热至沸腾.[$c_{水}= 4.2× 10^{3}\ \text{J/(kg·}^{\circ}\text{C)}$]

答案： $4.2× 10^{8}$ 500

10. (2024·南京秦淮区期末)甲、乙两图分别是"探究不同物质吸热升温的现象"和"比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量"的实验装置.甲、乙中被加热物质的质量都要相同(填"相同"或"不同"),除了图中的器材,还都要用到的测量工具是天平;图乙中燃料的质量用m表示,燃料燃尽后水升高的温度用$\Delta t$表示(水未沸腾),若$\frac{\Delta t}{m}$的值越大,燃料的热值越大(填"大"或"小").

答案： 相同 天平 大 ［解析］甲中装置控制沙子和水的质量相同、吸收的热量相同,同时记录温度升高的数值,吸收相同的热量是通过相同的酒精灯火焰加热相同的时间实现,故需要天平和秒表;乙中装置控制酒精和碎纸片的质量相同、烧杯中的水的质量相同,需要天平,通过温度计温度升高的多少表示燃料放出热量的多少,两种燃料必须燃烧干净,不需要秒表.故两实验都需要天平.燃料的热值大小难以直接测量,需要通过水吸收热量的多少来体现燃料燃烧放出热量的多少,不考虑热量损失时,液体吸收的热量$Q_{吸}=Q_{放}$,根据题意可知,液体吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$,燃料完全燃烧放出的热量$Q_{放}=mq$,则$c_{水}m_{水}\Delta t=mq$,解得$q=\frac{c_{水}m_{水}\Delta t}{m}$,$c_{水}$和$m_{水}$相同,可知$\frac{\Delta t}{m}$的值越大,对应燃料的热值越大.

11. 新情境 无人驾驶汽车 无人驾驶汽车是一种智能汽车,也可称之为轮式移动机器人,主要依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶.如图所示为某款无人驾驶汽车,该车以72 km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8 km,消耗汽油1.2 kg.假设燃油完全燃烧,汽油机的效率为30%,已知汽油的密度为$0.8× 10^{3}\ \text{kg/m}^{3}$,汽油的热值为$4.5× 10^{7}\ \text{J/kg}$.那么,在这段运动过程中,求:

(1)该汽车消耗汽油的体积;
(2)该汽车发动机做的有用功;
(3)该汽车的输出功率.

答案：
(1)$1.5× 10^{-3}\ \text{m}^{3}$
(2)$1.62× 10^{7}\ \text{J}$
(3)$4.05× 10^{4}\ \text{W}$
［解析］
(1)已知消耗汽油的质量$m=1.2\ \text{kg}$,汽油的密度$\rho =0.8× 10^{3}\ \text{kg/m}^{3}$,则消耗汽油的体积$V=\frac{m}{\rho }=\frac{1.2\ \text{kg}}{0.8× 10^{3}\ \text{kg/m}^{3}}=1.5× 10^{-3}\ \text{m}^{3}$.
(2)消耗的汽油完全燃烧放出的热量$Q_{放}=qm=4.5× 10^{7}\ \text{J/kg}× 1.2\ \text{kg}=5.4× 10^{7}\ \text{J}$,则该汽车发动机做的有用功$W=Q_{放}\eta =5.4× 10^{7}\ \text{J}× 30\%=1.62× 10^{7}\ \text{J}$.
(3)汽车行驶的速度$v=72\ \text{km/h}=20\ \text{m/s}$,行驶的路程$s=8\ \text{km}=8\ 000\ \text{m}$,则行驶的时间$t=\frac{s}{v}=\frac{8\ 000\ \text{m}}{20\ \text{m/s}}=400\ \text{s}$,该汽车的输出功率$P=\frac{W}{t}=\frac{1.62× 10^{7}\ \text{J}}{400\ \text{s}}=4.05× 10^{4}\ \text{W}$.

12. (2024·辽宁鞍山铁东区期中)一款无人驾驶汽车以某速度在一段平直的公路上匀速行驶了一段距离后,消耗汽油4 kg.汽油机的效率为30%,已知汽油的热值为$4.5× 10^{7}\ \text{J/kg}$,水的比热容为$4.2× 10^{3}\ \text{J/(kg·}^{\circ}\text{C)}$.问:
(1)汽油完全燃烧放出的热量是多少?
(2)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汽油完全燃烧放出热量的42%,一个标准大气压下,这些废气的能量全部被初温$10\ ^{\circ}\text{C}$,质量200 kg的水吸收,水升高的温度是多少?
(3)如果汽油机的效率不变,汽车匀速运动时受到的阻力为900 N,消耗4 kg汽油汽车通过的路程是多少?

答案：
(1)$1.8× 10^{8}\ \text{J}$
(2)$90\ ^{\circ}\text{C}$
(3)60 km
［解析］
(1)4kg汽油完全燃烧放出的热量为$Q_{放}=qm=4.5× 10^{7}\ \text{J/kg}× 4\ \text{kg}=1.8× 10^{8}\ \text{J}$.
(2)由题可知废气带走的能量为$Q=Q_{放}\eta =1.8× 10^{8}\ \text{J}× 42\%=7.56× 10^{7}\ \text{J}$,即水吸收的热量为$Q_{吸}=Q=7.56× 10^{7}\ \text{J}$,由$Q_{吸}=cm\Delta t$可知水升高的温度为$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{7.56× 10^{7}\ \text{J}}{4.2× 10^{3}\ \text{J/(kg}\cdot^{\circ}\text{C)}× 200\ \text{kg}}=90\ ^{\circ}\text{C}$,一个标准大气压下水的沸点为$100\ ^{\circ}\text{C}$,且$90\ ^{\circ}\text{C}+10\ ^{\circ}\text{C}=100\ ^{\circ}\text{C}$,因此水升高的温度为$\Delta t=90\ ^{\circ}\text{C}$.
→通过$Q=cm\Delta t$计算液体升高的温度$\Delta t$时,要考虑温度不能超过当前大气压下的液体沸点
(3)已知汽油机的效率为$\eta '=30\%$,汽车做的有用功为$W=Q_{放}\eta '=1.8× 10^{8}\ \text{J}× 30\%=5.4× 10^{7}\ \text{J}$,汽车匀速运动时受到的阻力与汽车的牵引力是一对平衡力,由二力平衡的条件可知,汽车的牵引力为$F=f=900\ \text{N}$,根据$W=Fs$可知汽车通过的路程为$s=\frac{W}{F}=\frac{5.4× 10^{7}\ \text{J}}{900\ \text{N}}=60\ 000\ \text{m}=60\ \text{km}$.