《2025年实验班提优大考卷九年级物理全一册人教版》

1. 正午,小明对水面获取太阳的能量情况进行研究,他将装有 400g 水的盘子放在室外平台上,经阳光照射 10min,水温升高了 2.5℃,不计水的蒸发。[水的比热容是$ 4.2×10^3J/(kg·℃)]$问：
(1) 该过程中水吸收的热量是多少？
(2) 若照射到盘中水面上太阳能的功率为 25W,水获取太阳能的效率是多大？

答案： 1.
(1)4.2×10³J
(2)28%
[解析]
(1)由Q=cmΔt可得,该过程水吸收的热量为Q吸=cmΔt=4.2×10³J/(kg·℃)×0.4kg×2.5℃=4.2×10³J.
(2)由W=Pt可得,照射到水面上的太阳能为W=Pt=25W×10×60s=1.5×10⁴J;故水获取太阳能的效率为η=Q吸/W×100%=4.2×10³J/1.5×10⁴J×100%=28%.

2. (2025·山东淄博周村区期末)如图所示是某高校科研团队研发的太阳能供暖蓄热系统。该系统由集热、蓄热和供暖三部分组成,其基本工作过程如图所示。集热板白天接收太阳辐射时,其内部水温升高,然后通过热交换器,使蓄水箱内水温升高,再通过水泵将热水送入户。

小李用所学初中物理知识对该系统一天的数据进行了简单的分析,为便于计算,工作过程和相关数值均做了简化处理,如表所示。光照时长按 10h 计算,不计集热板到蓄水箱之间的管道、热交换器的热损失。

(1) 集热板的光热转化效率是多少？
(2) 蓄水箱中的水获得的内能,一方面通过蓄水箱对用户全天持续供暖,另一方面使蓄水箱内水的温度最终升高了 10℃,蓄水箱所装水的质量是多少？
(3) 若蓄水箱中水获得的内能,用燃烧煤炭的方式获取,需要完全燃烧多少千克煤炭？(不考虑煤炭燃烧过程中的热损失,$q_{煤}= 3.0×10^7J/kg)$

答案： 2.
(1)60%
(2)1.3×10⁷kg
(3)2.4×10⁴kg
[解析]
(1)集热板的光热转化效率为η=Q吸/E×100%=7.2×10¹¹J/3×10⁶J/(m²·h)×4×10⁴m²×10h×100%=60%.
(2)由于蓄水箱全天持续供暖输出能量为1.74×10¹¹J,则蓄水箱内水吸收的热量为Q'=Q吸-Q供暖=7.2×10¹¹J-1.74×10¹¹J=5.46×10¹¹J,由Q=cmΔt得,水的质量为m=Q'/c水Δt=5.46×10¹¹J/4.2×10³J/(kg·℃)×10℃=1.3×10⁷kg.
(3)不考虑煤炭燃烧过程中的热损失,即Q''=Q吸=7.2×10¹¹J,则需要完全燃烧煤炭的质量为m'=Q''/q煤=7.2×10¹¹J/3.0×10⁷J/kg=2.4×10⁴kg.