《2025年金太阳导学案九年级物理全一册人教版》

14. 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。通过计算可知，下列结果正确的是（ ）
①汽车行驶速度是20 km/h
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是$6.9× 10^{7}\ J$
③汽车牵引力做功的功率是30 kW
④汽车发动机的效率是20%
A. 只有①和②
B. 只有②和③
C. 只有①和④
D. 只有②和④

答案： D
解析：①时间$t = 5\ min45\ s=5×60 + 45=345\ s$，速度$v=\frac{s}{t}=\frac{6900\ m}{345\ s}=20\ m/s=72\ km/h$，①错误；
②$Q_{放}=mq=1.5\ kg×4.6× 10^{7}\ J/kg=6.9× 10^{7}\ J$，②正确；
③牵引力做功$W=Fs=2000\ N×6900\ m=1.38× 10^{7}\ J$，功率$P=\frac{W}{t}=\frac{1.38× 10^{7}\ J}{345\ s}=4× 10^{4}\ W=40\ kW$，③错误；
④效率$\eta=\frac{W}{Q_{放}}×100\%=\frac{1.38× 10^{7}}{6.9× 10^{7}}×100\% = 20\%$，④正确。
综上，②和④正确，D正确。

15. 小明想估测薯片的热值，进行了如下实验。
（1）将天平放在水平面上并将游码归零，发现指针偏左，则应将平衡螺母向______端调节；调节天平平衡后，测量质量时，右盘中的砝码和游码位置如图甲，其质量为______g。
（2）如图乙，将薯片放在燃烧皿中充分燃烧后，烧杯中0.2 kg的水温度升高了5°C，则水吸收的热量$Q_{吸}=$______J。$[c_{水}=4.2× 10^{3}\ J/(kg·°C)]$
（3）根据$Q_{放}=Q_{吸}$和$Q_{放}=mq$，算出薯片的热值比实际值小得多。原因：______。

答案： （1）右；6.2
（2）$4.2× 10^{3}$
（3）薯片燃烧放出的热量不能完全被水吸收
解析：（1）天平指针偏左，平衡螺母向右调；砝码质量5g，游码示数1.2g，总质量$5 + 1.2=6.2\ g$。
（2）$Q_{吸}=cm\Delta t=4.2× 10^{3}\ J/(kg·°C)×0.2\ kg×5°C=4.2× 10^{3}\ J$。
（3）实验中薯片燃烧放出的热量有部分散失到空气中，未完全被水吸收，导致$Q_{放}$测量值偏小，计算出的热值比实际值小。

16. 一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其$v-t$图像如图所示，在第10 s时速度达到20 m/s，通过的路程为120 m。
（1）设汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为$f = 4000\ N$，那么在0~10 s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少？
（2）若发动机的转化效率为80%，则需要燃烧多少千克汽油才能使发动机做这么多功？（已知汽油的热值为$5× 10^{7}\ J/kg$）

答案： （1）10s后匀速运动，牵引力$F = f = 4000\ N$，功率$P = Fv=4000\ N×20\ m/s=8× 10^{4}\ W$，0~10s内做功$W = Pt=8× 10^{4}\ W×10\ s=8× 10^{5}\ J$
（2）由$\eta=\frac{W}{Q}$得$Q=\frac{W}{\eta}=\frac{8× 10^{5}\ J}{80\%}=1× 10^{6}\ J$，$m=\frac{Q}{q}=\frac{1× 10^{6}\ J}{5× 10^{7}\ J/kg}=0.02\ kg$