《2025年课时训练九年级物理上册苏科版江苏人民出版社》

7 学校物理兴趣小组的同学利用器材测量铝的比热容。他们将质量为 4.2 kg 的铝块先加热到 164 ℃后,投入到质量为 2 kg、初温为 20 ℃的水中,水和铝块最终的温度都是 64 ℃。已知水的比热容为$4.2×10^{3} \, J/(kg·℃)$假设铝块放出的热量全部被水吸收。求：
(1)铝块降低的温度；
(2)水吸收的热量；
(3)铝块的比热容。

答案：
(1)100℃
(2)3.696×10⁵J
(3)0.88×10³J/(kg·℃)
[解析]
(1)铝块降低的温度为Δt降=t铝-t=164℃-64℃=100℃.
(2)水吸收的热量Q吸=c水 m水(t-t₀水)=4.2×10³J/(kg·℃)×2kg×(64℃-20℃)=3.696×10⁵J.
(3)铝块放出的热量等于水吸收的热量,即Q放=Q吸=3.696×10⁵J,铝块的比热容c铝=Q放/(m铝 Δt降)=3.696×10⁵J/(4.2kg×100℃)=0.88×10³J/(kg·℃).
易错警告 在热量的有关计算中,明确不计热损失时,Q放=Q吸是关键.

8 如图所示是汽油机的能量流向图,根据图中给出的信息,该内燃机的效率为______。若工作效率按此计算,当汽油完全燃烧放出的热量为$2.3×10^{7} \, J$时,汽车获得机械能______J。

答案： 30% 6.9×10⁶ [解析]由题图可知,输出的有用功在总能量中所占的比例为100%-33%-30%-7%=30%,所以热机的效率η=30%;汽车获得的机械能W有用=ηQ放=30%×2.3×10⁷J=6.9×10⁶J.

9 某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶 6.9 km,用时 5 min 45 s,消耗燃油 1.5 kg,已知汽车的牵引力是 2000 N,燃油的热值为$4.6×10^{7} \, J/kg$,假设燃油完全燃烧。则消耗的燃油完全燃烧放出的热量是______J,汽车发动机的效率是______%。

答案： 6.9×10⁷ 20 [解析]消耗的燃油完全燃烧放出的热量为Q放=mq=1.5kg×4.6×10⁷J/kg=6.9×10⁷J;已知汽车行驶的路程为s=6.9km=6900m,汽车牵引力做的有用功W=Fs=2000N×6900m=1.38×10⁷J,则汽车发动机的效率为η=W/Q放×100%=1.38×10⁷J/6.9×10⁷J×100%=20%.

10 (2023·兰州中考)一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了 108 km,所用时间为 1 h,消耗汽油 10 kg,汽车在行驶过程中所受阻力恒为 1380 N(汽油的热值$q_{汽油}= 4.6×10^{7} \, J/kg$)。求：
(1)汽车行驶的速度；
(2)牵引力的功率；
(3)汽车发动机的效率。

答案：
(1)108km/h
(2)41400W
(3)32.4%
[解析]
(1)汽车行驶的速度v=s/t=108km/1h=108km/h.
(2)汽车沿平直公路匀速行驶,受力平衡,根据二力平衡条件可知,牵引力F=f=1380N,牵引力做的功W=Fs=1380N×108×10³m=1.4904×10⁸J,牵引力的功率P=W/t=1.4904×10⁸J/(1×3600s)=41400W.
(3)消耗的汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq汽油=10kg×4.6×10⁷J/kg=4.6×10⁸J,汽车发动机的效率η=W/Q放×100%=1.4904×10⁸J/4.6×10⁸J×100%=32.4%.

11 认识自然,亲近自然,初春学校组织学生到一农庄进行社会实践活动。小京携带一个质量为 1 kg 的合金锅、一台便携式丁烷气炉(内置一瓶新的燃气,参数如表所示)。爱探究的小京查到便携式丁烷气炉的热效率为 30%,液化丁烷气的燃烧效率为 90%,野炊地水的沸点为 96 ℃,测出当地水的温度为 26 ℃。[水的比热容为$4.2×10^{3} \, J/(kg·℃)$,合金锅的比热容为$0.8×10^{3} \, J/(kg·℃)$]

| 品名 | 便携式丁烷气炉 | 质量 | 1.88 kg(不含燃气瓶) |
| 用途 | 野外 | 点火方式 | 电子点火 |
| 使用燃气 | 液化丁烷气 | 燃气消耗量 | 150 g/h(最大火力时) |
| 燃气瓶规格(尺寸/容量) | | | | |
| 品名 | 总质量 | 净质量 | 主要成分 | 热值 |
| XXX | 356 g | 250 g | 丁烷 | $9×10^{7} \, J/kg$ |

(1)完全燃烧 0.1 kg 的液化丁烷气可以放出多少焦耳的热量？
(2)需多少焦耳的热量,才能使合金锅内 2 kg 的水温度升高 50 ℃？(提示：给锅里的水加热时,锅也同时吸热)
(3)如果丁烷气炉以最大火力工作,一瓶液化丁烷气最多能持续燃烧 1.4 h,这样能够把质量为多少千克的水烧开？(结果保留一位小数)

答案：
(1)9×10⁶J
(2)4.6×10⁵J
(3)17.4kg
[解析]
(1)完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出的热量Q放=mq=0.1kg×9×10⁷J/kg=9×10⁶J.
(2)使合金锅内2kg的水温度升高50℃水吸收的热量Q吸水=c水 m水 Δt=4.2×10³J/(kg·℃)×2kg×50℃=4.2×10⁵J,合金锅吸收的热量为Q吸锅=c合金 m合金 Δt=0.8×10³J/(kg·℃)×1kg×50℃=4×10⁴J,共需要吸收的热量Q吸=Q吸水+Q吸锅=4.2×10⁵J+4×10⁴J=4.6×10⁵J.
(3)燃气炉以最大火力工作时,消耗燃气的质量为m气=150g/h×1.4h=210g=0.21kg,由题知,液化丁烷气体的燃烧效率为90%,则液化丁烷气体燃烧时所放出的热量Q₁=Q放×90%=m气 q×90%=9×10⁷J/kg×0.21kg×90%=1.701×10⁷J,由题可知,便携式丁烷气炉的热效率为30%,则水吸收的热量Q₂=Q₁×30%=1.701×10⁷J×30%=5.103×10⁶J,由物体吸热公式Q吸=cm(t-t₀)可知,能烧开水的质量m水=Q₂/(c水(t-t₀))=5.103×10⁶J/(4.2×10³J/(kg·℃)×(96℃-26℃))≈17.4kg.