《2025年初中必刷题九年级物理上册苏科版》

1 [2025天津质检]小红一家到某基地露营时,用火炉将质量为2kg、初温为20℃的水加热到60℃,燃烧了0.1kg木炭。已知:水的比热容$c_{水}= 4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)$,木炭的热值$q= 3.36×10^{7}J/kg$。求:
(1)水吸收的热量。
(2)木炭完全燃烧放出的热量。
(3)该火炉烧水的热效率。

答案： 1.【解】
(1)水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t-t_{0})=4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)×2kg×(60^{\circ }C - 20^{\circ }C)=3.36×10^{5}J$。
(2)木炭完全燃烧放出的热量$Q_{放}=m_{木炭}q=0.1kg×3.36×10^{7}J/kg = 3.36×10^{6}J$。
(3)该火炉烧水的热效率$\eta =\frac {Q_{吸}}{Q_{放}}×100\% =\frac {3.36×10^{5}J}{3.36×10^{6}J}×100\% = 10\%$。

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$6×10^{7}J$,水的比热容为$4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)$。
(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6min,水升高的温度$\Delta t = 80^{\circ }C - 20^{\circ }C = 60^{\circ }C$,水吸收的热量$Q_{吸}=cm\Delta t = 4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)×10kg×60^{\circ }C = 2.52×10^{6}J$。
(2)由题意知2kg煤炭完全燃烧放出的热量$Q_{放1}=6×10^{7}J$,煤炉烧水时的热效率$\eta =\frac {Q_{吸}}{Q_{放1}}×100\% =\frac {2.52×10^{6}J}{6×10^{7}J}×100\% = 4.2\%$。
(3)要使天然气完全燃烧放出的热量为$Q_{放2}=Q_{放1}=6×10^{7}J$,由$Q_{放}=Vq$得,需要完全燃烧天然气的体积$V = \frac{Q_{放2}}{q_{天然气}}=\frac{6×10^{7}J}{4.0×10^{7}J/m^{3}} = 1.5m^{3}$。

3 [2024安徽六安质检,中]如图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$10^{3}N$[已知汽油的热值为$4.5×10^{7}J/kg,c_{水}= 4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)$]。
(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)汽车在平直公路上匀速行驶,处于平衡状态。根据二力平衡的条件,牵引力$F = f = 10^{3}N$,则该车以20m/s的速度匀速行驶时,发动机的功率为$P=\frac {W}{t}=\frac {Fs}{t}=Fv = 10^{3}N×20m/s = 2×10^{4}W$。
(2)2kg汽油完全燃烧放出的热量$Q_{放}=mq = 2kg×4.5×10^{7}J/kg = 9×10^{7}J$,汽油机的效率为30%,发动机做的有用功$W_{有}=\eta Q_{放}=30\% ×9×10^{7}J = 2.7×10^{7}J$。
(3)2kg汽油完全燃烧放出的热量$Q_{放}=9×10^{7}J$,由题知,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%,且这些能量全部被水吸收,则水吸收的热量$Q_{吸}=Q_{废气}=42\% ×Q_{放}=42\% ×9×10^{7}J = 3.78×10^{7}J$,由$Q = cm\Delta t$得,水升高的温度$\Delta t=\frac {Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{3.78×10^{7}J}{4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)×200kg}=45^{\circ }C$。