《2025年零障碍导教导学案九年级物理全一册沪粤版》

9. 如图所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10 g,烧杯内的液体质量和初温也相同。
(1)比较不同燃料的热值,应选择甲、乙两图进行实验,燃料完全燃烧放出的热量,是通过温度计上升示数(选填“温度计上升示数”或“加热时间”)来反映的。
(2)比较不同物质吸热升温的特点：
①应选择甲、丙两图进行实验；需要的测量器材还有秒表和天平；
②不同物质吸热的多少是通过加热时间(选填“温度计示数”或“加热时间”)来反映的；
③如图丁,若液体B的比热容是$4.0×10^3 J/(kg·℃),$液体A的比热容是2.0×10³J/(kg·℃)。

答案： 【解析】：
本题主要考查了燃料热值的比较以及不同物质吸热升温特点的实验探究，涉及控制变量法、转换法的应用以及热量的计算等知识点。
（1）比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类、质量相同而燃料不同，故应选择甲、乙两图进行实验。同时根据温度计上升的示数判定热值的大小与其它方法的优劣。
（2）比较不同物质吸热升温的特点，应控制燃料相同而吸热物质不同，要让两种物质的质量相同，所以实验中要用天平测量液体的质量；物质吸收的热量是通过加热时间来反映的；由图丁可知，两种液体都从$0^{\circ}C$升高到$80^{\circ}C$时，液体A的加热时间为$10min$，液体B的加热时间为$20min$，即液体B吸收的热量是液体A吸收热量的2倍，根据$Q = cm\Delta t$可知，在质量和升高温度相同的情况下，比热容$c$与$Q$成正比，故液体A的比热容$c_A=\frac{1}{2}c_B = \frac{1}{2}×4.0×10^3J/(kg\cdot^{\circ}C)=2.0×10^3J/(kg\cdot^{\circ}C)$。
【答案】：
（1）甲、乙；温度计上升示数
（2）①甲、丙；天平；②加热时间；③$2.0×10^3$

10. 如图甲所示为一款打桩机,由桩锤、提升装置及内燃机等组成,桩锤重100 kg,内燃机的效率为25%。工作时,内燃机带动提升部分,将桩锤提升2.4 m,然后使其自由下落(不计阻力),完成1次打桩。若该机器连续打桩50次需消耗0.015 kg汽油,求这段时间内：(g取10 N/kg,q_{汽油}= 4.0×10^{7}\ J/kg)
(1)提升装置对桩锤做的功。
(2)消耗的汽油所产生的热量。
(3)提升装置的机械效率。

答案：
(1)解：桩锤重力G=mg=100kg×10N/kg=1000N，提升装置对桩锤做的功W=Gh=1000N×2.4m=2400J。
(2)解：消耗汽油产生的热量Q=mq=0.015kg×4.0×10^{7}J/kg=6×10^{5}J。
(3)解：50次打桩提升装置做的总功W_{总}=50×2400J=1.2×10^{5}J，内燃机输出的有用功W_{有}=Qη=6×10^{5}J×25%=1.5×10^{5}J，提升装置的机械效率η'=W_{总}/W_{有}×100%=1.2×10^{5}J/1.5×10^{5}J×100%=80%。
(1)2400J；
(2)6×10^{5}J；
(3)80%。

11. 某无人驾驶汽车以72 km/h的速度在广场行驶了4.5 km,此过程消耗汽油1 kg,汽油机的效率为30%,废气带走的能量E_{废气}占汽油完全燃烧放出的热量的42%,那么,在这段行驶过程中,问：[q_{汽油}= 4.5×10^{7}\ J/kg,c_{水}= 4.2×10^{3}\ J/(kg·℃)]
(1)在一个标准大气压下,假如这些废气带走的能量全部被质量为50 kg、温度为20 ℃的水吸收,水温能升高到多少摄氏度？
(2)汽车在上述路段行驶时,发动机输出的有用功为多少？

答案： 【解析】：
本题主要考查了热量的计算以及热机效率的应用。
对于第一问，需要利用燃料完全燃烧放热公式$Q_{放} = mq$和吸热公式$Q_{吸} = cm\Delta t = cm(t - t_{0})$来求解水温的变化。
首先，根据题目给出的汽油质量和汽油的热值，可以计算出汽油完全燃烧放出的热量。
然后，根据废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热量的比例，可以计算出废气带走的能量。
最后，将这些能量全部被水吸收，利用吸热公式可以求出水升高的温度，进而求出水温。
对于第二问，需要利用热机效率的公式$\eta = \frac{W_{有用}}{Q_{放}}$来求解发动机输出的有用功。
首先，根据第一问已经求出的汽油完全燃烧放出的热量。
然后，根据题目给出的热机效率，可以计算出发动机输出的有用功。
【答案】：
(1)汽油完全燃烧放出的热量：
$Q_{放} = mq_{汽油} = 1× 4.5× 10^{7} = 4.5× 10^{7}J$；
废气带走的能量：
$E_{废气} = Q_{放} × 42\% = 4.5× 10^{7} × 42\% = 1.89× 10^{7}J$；
由题意可知，水吸收的热量$Q_{吸} = E_{废气} = 1.89× 10^{7}J$，
由$Q_{吸} = cm\Delta t$得，水升高的温度：
$\Delta t = \frac{Q_{吸}}{cm} = \frac{1.89 × 10^{7}}{4.2 × 10^{3} × 50} = 90^{\circ}C$，
因为一标准大气压下水的沸点为$100^{\circ}C$，且水沸腾以后温度不再升高，所以，水吸收热量后温度的实际变化量：$\Delta t = 100 - 20 = 80^{\circ}C$，
水温能升高到$100^{\circ}C$。
(2)由题意可知，汽车做的有用功$W_{有用} = \eta Q_{放} = 30\% × 4.5× 10^{7} = 1.35× 10^{7}J$。
答：
(1)水温能升高到$100^{\circ}C$；
(2)汽车在上述路段行驶时，发动机输出的有用功为$1.35 × 10^{7}J$。