《2025年课时训练九年级物理上册苏科版江苏人民出版社》

变式1.2 我们可以测量天然气灶火焰中心的温度,操作如下,把一枚$150\ g$的金属块放在火焰中心加热足够长的时间后,立即投入盛有$200\ g$、$20\ ^\circC$水的绝热容器中,水温最高升到$80\ ^\circC$.若已知水的比热容为$4.2× 10^{3}\ J/(kg·℃)$,金属块的比热容$c_{金属}= 0.5× 10^{3}\ J/(kg·℃)$,不计热量损失.求：
(1)水吸收的热量；
(2)火焰中心的温度.

答案： 变式1.2
(1)5.04×10⁴ J
(2)752℃
[解析]
(1)水的质量m_{水}=200 g=0.2 kg,水吸收的热量Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t-t₀)=4.2×10³ J/(kg·℃)×0.2 kg×(80℃-20℃)=5.04×10⁴ J.
(2)不计热量损失，金属块放出的热量Q_{放}=Q_{吸}=5.04×10⁴ J,达到热平衡后，金属块的温度与水的温度相同，金属块的质量m_{金属}=150 g=0.15 kg.由Q_{放}=cm(t₀-t)可知，金属块的初温t₀'=Q_{放}/(c_{金属}m_{金属})+t=5.04×10⁴ J/(0.5×10³ J/(kg·℃)×0.15 kg)+80℃=752℃,金属块放在火焰中心加热足够长的时间后，金属块的温度与火焰中心的温度相同，所以火焰中心的温度为752℃.
思路引导 本题考查吸放热公式以及热平衡方程的应用，熟练掌握相关公式、明确物理过程是解题的关键.
(1)知道水的质量、比热容、初温和末温，利用Q_{吸}=cm(t-t₀)可求出水吸收的热量.
(2)不计热量损失，金属块放出的热量等于水吸收的热量，利用Q_{放}=cm(t₀-t)可求出金属块的初温，即为火焰中心的温度.

2.(2024·江苏苏州吴江区期中)“自嗨锅”成为当下一种时尚快餐,很受年轻人喜爱.现用它里面的发热包将$500\ g水从20\ ^\circC$加热至沸腾(1个标准大气压下)$[c_{水}= 4.2× 10^{3}\ J/(kg·℃)$,$q_{乙醇}= 3× 10^{7}\ J/kg]$.求：

(1)此加热过程中,提供给水的热量至少为多少？
(2)改用酒精灯加热,$500\ g的水也从20\ ^\circC$吸热升温至沸腾,共消耗$20\ g$酒精,其完全燃烧放出的热量为多少？
(3)上述(2)中酒精灯的效率为多少？

答案： 2.
(1)1.68×10⁵ J
(2)6×10⁵ J
(3)28%
[解析]
(1)1个标准大气压下，水的沸点是100℃,水的质量m=500 g=0.5 kg,水吸收的热量Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t-t₀)=4.2×10³ J/(kg·℃)×0.5 kg×(100℃-20℃)=1.68×10⁵ J.
(2)酒精完全燃烧放出的热量Q_{放}=q_{乙醇}m_{酒精}=3×10⁷ J/kg×0.02 kg=6×10⁵ J.
(3)上述
(2)中酒精灯的效率为η=Q_{吸}/Q_{放}×100%=1.68×10⁵ J/6×10⁵ J×100%=28%.

变式2.1 某汽车在水平地面上以$25\ m/s$的速度匀速直线行驶,行驶$600\ s汽车发动机产生的牵引力所做的功为3× 10^{7}\ J$,消耗汽油$1\ kg$(假设汽油在发动机气缸内完全燃烧,汽油热值$q= 5× 10^{7}\ J/kg$,$g取10\ N/kg$).针对这一过程,求：
(1)汽车行驶的路程；
(2)汽车受到的阻力；
(3)汽车发动机的效率.

答案： 变式2.1
(1)1.5×10⁴ m
(2)2×10³ N
(3)60%
[解析]
(1)由v=s/t得，汽车行驶的路程为s=vt=25 m/s×600 s=1.5×10⁴ m.
(2)因为汽车匀速直线行驶，所以受到的阻力和牵引力是一对平衡力，汽车受到的阻力为f=F=W/s=3×10⁷ J/1.5×10⁴ m=2×10³ N.
(3)1 kg汽油完全燃烧放出的热量为Q_{放}=mq=1 kg×5×10⁷ J/kg=5×10⁷ J.
汽车发动机的效率为η=W/Q_{放}×100%=3×10⁷ J/5×10⁷ J×100%=60%.