《2025年1课3练单元达标测试九年级物理上册苏科版》

10 小明学习了燃料的热值后,设计了一个实验来比较煤油和菜籽油的热值的大小关系.他们组装了如图所示的装置进行实验,装有少量的煤油和菜籽油的两盏灯,分别给两杯温度和质量相同的水加热.

(1)实验前装入灯中的煤油和菜籽油的______必须相同.
(2)实验过程中,点燃两盏灯,在燃料______(填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)后,比较______(填“加热时间”或“温度计示数”)来比较燃料燃烧放出的热量,从而比较两种燃料的热值的大小.
(3)在燃料燃烧过程中,如果两个烧杯中的水均已沸腾,则该实验______(填“能”或“不能”)比较两种燃料热值的大小.
(4)该实验也可以粗略测出燃料的热值,与标准的热值相比,该实验测得的热值______(填“偏大”或“偏小”),其主要原因：______.

答案：
(1)质量
(2)全部燃烧 温度计示数
(3)不能
(4)偏小 燃料不能完全燃烧并且热量有散失

11 (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℃的水,用卡式炉加热至100℃,消耗了25 g丁烷气体[水的比热容为$4.2×10^3J/(kg·℃),$丁烷的热值为$4.8×10^7J/kg].$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：
(1)2 kg
(2)$6.3× 10^{5}\ \text{J}$
(3)52.5% [解析]
(1)由$\rho=\frac{m}{V}$变形可得,壶中水的质量为$m_{水}=\rho_{水}V_{水}=1.0× 10^{3}\ \text{kg/m}^{3}× 2× 10^{-3}\ \text{m}^{3}=2\ \text{kg}$.
(2)水吸收的热量为$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t_{水}=4.2× 10^{3}\ \text{J/(kg}\cdot^{\circ}\text{C)}× 2\ \text{kg}×(100 - 25)^{\circ}\text{C}=6.3× 10^{5}\ \text{J}$.
(3)25 g丁烷气体完全燃烧放出的热量为$Q_{放}=m_{丁烷}q_{丁烷}=0.025\ \text{kg}× 4.8× 10^{7}\ \text{J/kg}=1.2× 10^{6}\ \text{J}$,卡式炉的加热效率为$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}× 100\%=\frac{6.3× 10^{5}\ \text{J}}{1.2× 10^{6}\ \text{J}}× 100\% =52.5\%$.

12 传统文化 “温本温酒”的习俗 曹操青梅煮酒论英雄,苦辣酸甜都在喉.某省有些地方还保留着“温本温酒”的习俗.若将30 kg的某白酒由3℃“温”到43℃,直接用天然气燃烧加热,若不计热量损失,至少需要$______m^3$的天然气.[该白酒的比热容为$2.8×10^3J/(kg·℃),$天然气的热值为$4.2×10^7J/m^3]$

答案： 0.08 [解析]白酒吸收的热量$Q_{吸}=cm(t - t_{0})=2.8× 10^{3}\ \text{J/(kg}\cdot^{\circ}\text{C)}× 30\ \text{kg}×(43^{\circ}\text{C}- 3^{\circ}\text{C})=3.36× 10^{6}\ \text{J}$,不考虑热量损失,如果用天然气燃烧加热白酒,天然气完全燃烧的热量$Q_{放}=Q_{吸}=3.36× 10^{6}\ \text{J}$,由$Q_{放}=Vq$可知,需要完全燃烧天然气的体积$V=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{3.36× 10^{6}\ \text{J}}{4.2× 10^{7}\ \text{J/m}^{3}}=0.08\ \text{m}^{3}$.

13 中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射,是我国综合国力和创新能力提升的重要标志,如图所示是某火箭发射时的场景,目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料,液态氧作为助燃剂,液态氢的热值q氢$= 1.4×10^8J/kg.$
(1)某火箭发射时携带$6×10^4kg$液态氢燃料,这些燃料完全燃烧放出的热量是多少?
(2)若第一问放出的热量只有20%被水吸收,能将$5×10^6kg、$初温为10℃的水加热至多少摄氏度?[c水$= 4.2×10^3J/(kg·℃),$已知当地大气压为1标准大气压]
(3)氢能源车的发动机工作时氢气在汽缸中燃烧,某次测试中,一辆氢能源车以70 kW的功率匀速行驶20 min,消耗了1.5 kg燃料,求该发动机的效率.

答案：
(1)$8.4× 10^{12}\ \text{J}$
(2)$90^{\circ}\text{C}$
(3)40% [解析]
(1)这些燃料完全燃烧放出的热量$Q_{放}=m_{氢}q_{氢}=6× 10^{4}\ \text{kg}× 1.4× 10^{8}\ \text{J/kg}=8.4× 10^{12}\ \text{J}$.
(2)水吸收的热量$Q_{吸}=\eta Q_{放}=20\%× 8.4× 10^{12}\ \text{J}=1.68× 10^{12}\ \text{J}$,水升高的温度$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{1.68× 10^{12}\ \text{J}}{4.2× 10^{3}\ \text{J/(kg}\cdot^{\circ}\text{C)}× 5× 10^{6}\ \text{kg}}=80^{\circ}\text{C}$,水的末温$t=t_{0}+\Delta t=10^{\circ}\text{C}+80^{\circ}\text{C}=90^{\circ}\text{C}＜100^{\circ}\text{C}$,所以水被加热到了$90^{\circ}\text{C}$.
(3)该发动机做的有用功$W=Pt=70× 10^{3}\ \text{W}× 20× 60\ \text{s}=8.4× 10^{7}\ \text{J}$,1.5 kg燃料完全燃烧放出的热量$Q'_{放}=m'_{氢}q_{氢}=1.5\ \text{kg}× 1.4× 10^{8}\ \text{J/kg}=2.1× 10^{8}\ \text{J}$,该发动机的效率$\eta'=\frac{W}{Q'_{放}}× 100\%=\frac{8.4× 10^{7}\ \text{J}}{2.1× 10^{8}\ \text{J}}× 100\% =40\%$.