《2025年同步解析与测评学考练九年级物理全一册人教版》

【跟踪练习】
5. (2024·黑龙江哈尔滨中考)完全燃烧0.1m^3的天然气放出的热量是3×10⁶J；若这些热量的20%被质量为4kg的液体吸收,使其温度升高了50℃,则该液体的比热容是3×10³J/(kg·℃)。已知$q_{天然气}= 3.0×10^7J/m^3。$

答案： 5.3×10⁶ 3×10³
【解析】完全燃烧0.1 m³的天然气放出的热量Q放=Vq天然气=0.1 m³×3×10⁷ J/m³=3×10⁶ J。这些热量的20%被4 kg的液体吸收，则Q吸=20%×Q放=20%×3×10⁶ J=6×10⁵ J，根据Q吸=cmΔt可得，c=Q吸/mΔt=6×10⁵ J/(4 kg×50 ℃)=3×10³ J/(kg·℃)。

6. 我国航天技术已达到世界领先水平。在跨学科实践课上,某小组开展了制作火箭模型的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程,请帮助完成下列内容。

(1)了解火箭的相关知识。
喷气发动机是指靠喷管高速喷出的气流直接产生反作用推力的发动机,广泛用作飞行器的动力装置,有两大类：一类是空气喷气发动机,另一类是火箭发动机。
图甲为涡轮喷气发动机的工作原理图(属于空气喷气发动机),压缩后的混合气体在燃烧室内燃烧,燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷出,其巨大的反冲推力直接成为飞机的推进力。
图乙为火箭发动机的工作原理图。火箭发动机和涡轮喷气发动机十分相似,主要的差别是火箭自带燃料和氧化剂,而涡轮喷气发动机只带燃料,利用空气作氧化剂。同涡轮喷气发动机相比较,火箭发动机的最大特点是它自身既带燃料,又带氧化剂,靠氧化剂来助燃,不需要从周围大气层中汲取氧气,所以它不但能在大气层内工作,而且可以在大气层之外的宇宙真空中工作。火箭发动机可用于航天器推进,也可用于导弹等在大气层内飞行。人造卫星、月球飞船,以及各种航天飞行器用的都是火箭发动机。
如图丙所示,2024年4月25日,搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射,3名航天员顺利进入太空。
(2)制作并发射：火箭模型小组的同学制作了水火箭(图丁)并进行发射,图戊是其结构示意图,对水火箭打气,打开阀门,水向下喷出,水火箭一飞冲天。使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同,使水火箭上升的施力物体是向下喷出的水。
(3)项目拓展思考。
①图丙是火箭发射时的情境,下列说法正确的是(D)(填选项字母)。
A. 火箭点火升空离开发射台期间,火箭尾部产生的大量“白气”是空气中的水蒸气
B. 涡轮喷气发动机可用于各种航天飞行器中
C. 火箭升空过程中,燃料燃烧释放的内能全部转化为火箭的机械能
D. 火箭升空过程中外壳温度会上升,这是通过做功的方式增加外壳的内能的
②一架飞机搭载的涡轮喷气发动机,其部分参数如下表所示,表中热效率是指涡轮喷气发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比,而推进效率则是指涡轮喷气发动机传递给飞机的推进功(推力所做的功)与其获得的机械能之比。已知飞机所受空气阻力与运行速度的二次方的关系如图己所示,在飞机以200m/s的速度水平匀速巡航0.5h的过程中,飞机发动机的推力做的功为1.296×10¹⁰J,需要1080kg的航空燃油。
|参数|数值|
|热效率$η_1$|40%|
|推进效率$η_2$|60%|
|航空燃油热值q|$5.0×10^7J/kg$|

答案： 6.
(2)压缩 向下喷出的水
(3)①D ②1.296×10¹⁰ 1 080
【解析】
(2)使用打气筒打气时，通过做功的方式增加内能，这与汽油机的压缩冲程相同；使水火箭上升的力是向下喷出的水提供的，所以使火箭上升的施力物体是向下喷出的水。
(3)①火箭发射台下方有一个水池，火箭尾部产生的大量的热使水汽化，热的水蒸气升到高空遇到较冷的空气，水蒸气液化形成白雾，A错误。涡轮喷气发动机需要大气中的氧气作氧化剂，不能用于火箭中，B错误。火箭升空过程中，燃料燃烧产生的内能只有部分转化为火箭的机械能，有部分热量损失，C错误。火箭在上升过程中与空气摩擦，摩擦产生的热使火箭外壳升温，D正确。②由题图己可知，飞机飞行时所受的阻力与速度的二次方成正比，当v=200 m/s时，飞机飞行受到的阻力F阻=36 000 N。由于飞机在水平方向上做匀速直线运动，所以飞机发动机的推力F推力=F阻=36 000 N。飞机飞行0.5 h的距离s=vt=200 m/s×0.5×3 600 s=360 000 m，飞机发动机的推力所做的功W推力=F推力s=36 000 N×360 000 m=1.296×10¹⁰ J。发动机获得的机械能W机械=W推力/η₂=1.296×10¹⁰ J/60%=2.16×10¹⁰ J，需要的内能Q=W机械/η₁=2.16×10¹⁰ J/40%=5.4×10¹⁰ J，需要的航空燃油的质量m=Q/q=5.4×10¹⁰ J/(5.0×10⁷ J/kg)=1 080 kg。