《2025年同步练习册青岛出版社九年级物理全一册人教版》

21. 小明利用图甲装置研究某燃料热值. 他取少量燃料置于燃烧皿中,测出总质量为 30g,点燃后对 100g 热水加热 4min,立即熄灭燃料,再测得燃料和燃烧皿总质量为 25.8g,并根据实验数据绘制了水温随时间变化的图像如图乙中 a 线所示.

(1)在 2~4min 时间内,水吸(选填“吸”或“不吸”)热.
(2)已知此过程中燃料均匀燃烧放热,所放热量仅 60%能被水吸收,4min 内水吸收的热量为5040J,则该燃料的热值为$2× 10^{6}$J/kg.(整个过程中忽略水的质量变化.)
(3)若实验装置和热损失比例均不变,利用该燃料加热另一杯水,绘出了图乙中的 b 线,则这杯水的质量等于(选填“大于”“等于”或“小于”)上一杯水的质量.
(4)用此方法计算的燃料的热值比实际值偏小(选填“偏大”或“偏小”). 理由是燃料不能完全燃烧.

答案：
(1)吸
(2)5040 $2× 10^{6}$
(3)等于
(4)偏小 燃料不能完全燃烧

22. 某学习小组的几位同学想研究酒精灯烧水时的热效率. 他们用酒精灯给 100g 初温为 20℃的水加热,经过一段时间测得水温升高了 60℃,消耗了 4.2g 酒精. 已知酒精的热值为$ 3×10^7J/kg. $求：
(1)此过程中水吸收的热量；
(2)4.2g 酒精完全燃烧放出的热量；
(3)酒精灯烧水时的热效率.

答案： 解：
（1）水的质量$m_{水}=100g = 0.1kg$，
根据热量计算公式$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$（$c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)$，$\Delta t = 60^{\circ}C$），
可得$Q_{吸}=4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)×0.1kg×60^{\circ}C = 2.52×10^{4}J$。
（2）酒精的质量$m_{酒精}=4.2g = 4.2×10^{-3}kg$，
根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=m_{酒精}q$（$q = 3×10^{7}J/kg$），
可得$Q_{放}=4.2×10^{-3}kg×3×10^{7}J/kg = 1.26×10^{5}J$。
（3）根据热效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$，
可得$\eta=\frac{2.52×10^{4}J}{1.26×10^{5}J}×100\% = 20\%$。
综上，（1）水吸收的热量为$2.52×10^{4}J$；（2）酒精完全燃烧放出的热量为$1.26×10^{5}J$；（3）酒精灯烧水时的热效率为$20\%$。

23. 完全燃烧 70g 酒精可以释放出$ 2.1×10^6J $的热量. 假设所放出的热量中有 60%被质量为 5kg、温度为 20℃的水所吸收.
(1)求酒精的热值.
(2)水温可以升高多少？

答案： $(1)$ 求酒精的热值
- 解：
已知酒精质量$m = 70g=0.07kg$，完全燃烧放出热量$Q_{放}=2.1× 10^{6}J$。
根据热值公式$q=\frac{Q_{放}}{m}$（其中$q$为热值，$Q_{放}$为燃料完全燃烧放出的热量，$m$为燃料质量），可得酒精的热值：
$q=\frac{Q_{放}}{m}=\frac{2.1× 10^{6}J}{0.07kg}=3× 10^{7}J/kg$。
$(2)$ 求水温升高多少
- 解：
已知热量利用率$\eta = 60\%$，水的质量$m_{水}=5kg$。
第一步：先求水吸收的热量$Q_{吸}$
根据$Q_{吸}=\eta Q_{放}$，可得$Q_{吸}=60\%×2.1× 10^{6}J = 1.26× 10^{6}J$。
第二步：再根据吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$（其中$c_{水}=4.2× 10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)$为水的比热容，$\Delta t$为温度变化量）求水温升高值$\Delta t$
由$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}$，将$Q_{吸}=1.26× 10^{6}J$，$c_{水}=4.2× 10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)$，$m_{水}=5kg$代入可得：
$\Delta t=\frac{1.26× 10^{6}J}{4.2× 10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)×5kg}=60^{\circ}C$。
综上，答案依次为：$(1)$ 酒精的热值为$\boldsymbol{3× 10^{7}J/kg}$；$(2)$ 水温可以升高$\boldsymbol{60^{\circ}C}$。