《2025年亮点给力大试卷九年级物理上册苏科版》

27. 亮点原创 (9分)2024年3月,我国首列氢能源市域列车在长春进行了满载运行试验.不同于传统列车依靠化石能源或从接触网获取电能驱动,氢能源列车内置氢能动力系统,为车辆运行提供强劲持久、清洁零碳的动力源.在试验过程中,列车以160km/h的速度稳定运行,每千米平均能耗仅为5kW·h,最高续航里程可达1000km.[1kW·h= 3.6×10^6J,$c_{水}= 4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)$,$q_{氢}= 1.4×10^{8}J/kg$,标准大气压环境]则:
(1)0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少?
(2)若这些热量的70%被质量为200kg、温度为25℃的水吸收,水升高的温度是多少?
(3)若该列车动力系统驱动列车运行的效率为60%,要使列车以160km/h的速度运行至最高续航里程,至少需要装载氢燃料的质量是多少?(保留一位小数)

答案：
(1)$8.4×10^{7}J$　
(2)$70^{\circ}C$　
(3)214.3kg 解析:
(1)0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量$Q_{放}=m_{氢}q_{氢}=0.6kg×1.4×10^{8}J/kg = 8.4×10^{7}J$.
(2)由题意知，水吸收的热量$Q_{吸}=70\%× Q_{放}=70\%×8.4×10^{7}J = 5.88×10^{7}J$，水升高的温度$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{5.88×10^{7}J}{4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)×200kg}=70^{\circ}C$，水的末温$t = t_{0}+\Delta t = 25^{\circ}C + 70^{\circ}C = 95^{\circ}C＜100^{\circ}C$，则水升高的温度为$70^{\circ}C$.
(3)列车运行至最高续航里程的能耗$W = 1000km×5kW\cdot h/km = 5000kW\cdot h = 1.8×10^{10}J$，则需要氢燃料完全燃烧放出的热量$Q=\frac{W}{\eta}=\frac{1.8×10^{10}J}{60\%}=3×10^{10}J$，至少需要氢燃料的质量$m=\frac{Q}{q_{氢}}=\frac{3×10^{10}J}{1.4×10^{8}J/kg}\approx214.3kg$.

28. (12分)(2024·辽宁模拟)沐沐与安安一起到科技馆参观,沐沐的体重为600N,安安的体重为700N,他们在科技馆里看到一种升降座椅,它用滑轮组控制升降,其简化图如图所示.安安在5s内将沐沐匀速拉高1m,安安拉力的功率为150W.(不计绳重和摩擦)则:

(1)动滑轮和座椅的总重力是多少?
(2)该滑轮组的机械效率为多少?
(3)若安安双脚与水平地面的总接触面积为$500cm^2,$则在竖直向下匀速拉动沐沐时,安安对水平地面的压强为多少?

答案：
(1)150N　
(2)80%　
(3)9000Pa
　　解析:
(1)克服沐沐体重做的有用功$W_{有用}=Gh = 600N×1m = 600J$，拉力做的总功$W_{总}=Pt = 150W×5s = 750J$，不计绳重和摩擦，克服动滑轮和座椅的总重力做的额外功$W_{额外}=W_{总}-W_{有用}=750J - 600J = 150J$，则动滑轮和座椅的总重力$G_{总}=\frac{W_{额外}}{h}=\frac{150J}{1m}=150N$.
(2)该滑轮组的机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{600J}{750J}×100\%=80\%$.
(3)由图可知，动滑轮上绳子的段数n = 3，由$W = Fs = Fnh$可得，安安的拉力$F=\frac{W_{总}}{nh}=\frac{750J}{3×1m}=250N$，由力的相互作用可知，绳对安安的拉力$F' = F = 250N$，则安安对水平地面的压力$F_{压}=G_{安}-F' = 700N - 250N = 450N$，安安对水平地面的压强$p=\frac{F_{压}}{S}=\frac{450N}{500×10^{-4}m^{2}}=9000Pa$.