《2025年一课一练创新练习九年级物理人教版》

1. 小华家使用的是天然气热水器，当家中只有该热水器使用天然气时，把 $25\ kg$ 的水从 $20\ °C$ 加热到 $30\ °C$，天然气表的示数由 $1\ 365.05\ m^3$ 变为 $1\ 365.17\ m^3$。已知水的比热容 $c = 4.2 × 10^3\ J/(kg · °C)$，天然气的热值 $q = 3.5 × 10^7\ J/m^3$。求：
(1) $25\ kg$ 水吸收的热量；
(2) 消耗的天然气完全燃烧放出的热量；
(3) 该热水器的热效率。

答案： 解：
(1)水吸收的热量
$Q_{吸}=cm\Delta t = 4.2×10^{3} J/(kg·℃)×25 kg×(30 ℃ - 20 ℃)= 1.05×10^{6} J$
(2)消耗天然气的体积
$V = 1 365.17 m^{3} - 1 365.05 m^{3} = 0.12 m^{3}$
天然气完全燃烧放出的热量
$Q_{放}=qV = 3.5×10^{7} J/m^{3}×0.12 m^{3} = 4.2×10^{6} J$
(3)该热水器的热效率
$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{1.05×10^{6} J}{4.2×10^{6} J}×100\% = 25\%$

2. 运$-20$ 是我国自主研发的大型远程战略军用运输机，大幅提升了空军战略投送能力。若运$-20$ 在某次高空飞行中以恒定的 $1.6 × 10^6\ N$ 的推力沿水平方向匀速航行 $10\ km$，消耗航空煤油 $800\ kg$，已知航空煤油的热值为 $4 × 10^7\ J/kg$，求：
(1) $800\ kg$ 航空煤油完全燃烧放出的热量；
(2) 在这次航行中，发动机的效率。

答案： 解：
(1)根据公式$Q_{放}=mq$可知，航空煤油完全燃烧放出的热量
$Q_{放}=mq = 800 kg×4×10^{7} J/kg = 3.2×10^{10} J$
(2)根据公式W = Fs可知，飞机发动机做的功
$W_{推}=Fs = 1.6×10^{6} N×10×10^{3} m = 1.6×10^{10} J$
发动机的效率
$\eta=\frac{W_{推}}{Q_{放}}×100\%=\frac{1.6×10^{10} J}{3.2×10^{10} J}×100\% = 50\%$

3. 跨学科$\super{物理学与日常生活}$ 现代社会中，“变废为宝”已成为节约能源的重要途径，例如“填埋”和“焚烧”的垃圾都可发电，这样既处理了垃圾，又起到了节能减排的效果(生活垃圾的平均热值约为 $6.3 × 10^6\ J/kg$)。
(1) 燃烧 $1\ t$ 生活垃圾可放出多少焦耳的热量？如果生活垃圾不能完全燃烧，则生活垃圾的热值会不变(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2) 如果用这些能量的 $40\%$ 来给水加热供暖气片取暖，在一个标准大气压下可将多少千克 $20\ °C$ 的水恰好加热到沸腾？ $[c_{水} = 4.2 × 10^3\ J/(kg · °C)]$
(3) 实际燃烧 $1\ t$ 生活垃圾可获得 $7.56 × 10^8\ J$ 的电能，那么生活垃圾燃烧发电的效率是多少？

答案： 解：
(1)垃圾完全燃烧放出的热量
$Q_{放}=mq = 1×10^{3} kg×6.3×10^{6} J/kg = 6.3×10^{9} J$
(2)水吸收的热量
$Q_{吸}=Q_{放}\eta = 6.3×10^{9} J×40\% = 2.52×10^{9} J$
在标准大气压下水的沸点为100 ℃，则水的质量为
$m_{水}=\frac{Q_{吸}}{c_{水}(t - t_{0})}=\frac{2.52×10^{9} J}{4.2×10^{3} J/(kg·℃)×(100 ℃ - 20 ℃)}= 7.5×10^{3} kg$
(3)生活垃圾燃烧发电的效率
$\eta=\frac{W}{Q_{放}}=\frac{7.56×10^{8} J}{6.3×10^{9} J}×100\% = 12\%$