《2025年尖子生题库九年级物理人教版》

3. 某柴油机的能量流向如图 14-6 所示，其中内能输入为 1 kg 柴油完全燃烧放出的能量，那么，从能量流向图可以得出，该柴油机的效率为30%，柴油的热值为$4.3×10^{7}$J/kg。

答案： 3.30% $4.3×10^{7}$【解析】1kg柴油完全燃烧放出的能量为$Q_{放}=3.01×10^{7}J+1.29×10^{7}J=4.3×10^{7}J$，该柴油机的效率为$\eta=\frac{W_{有}}{Q_{放}}=\frac{1.29×10^{7}J}{4.3×10^{7}J}=30\%$；由公式$Q_{放}=mq$得柴油的热值为$q=\frac{Q_{放}}{m}=\frac{4.3×10^{7}J}{1kg}=4.3×10^{7}J/kg$。

4. 如图 14-7 所示，将活塞迅速下压，玻璃筒底的棉花被点燃。此过程是通过做功的方式增加了筒内空气的内能，能量转化方式与汽油机的压缩冲程相同。某汽油机在一次工作中消耗了 2 kg 汽油，对外做功为$2.3 × 10^7$ J，则汽油机的效率是25%(汽油热值为$4.6 × 10^7$ J/kg)。

答案： 4.做功 压缩 25%【解析】在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来是因为将活塞迅速下压，活塞对筒内空气做功，使筒内空气的内能增加，温度升高；压缩过程中，活塞的机械能转化为空气的内能，与汽油机的压缩冲程相同；汽油完全燃烧放出的热量$Q_{放}=mq=2kg×4.6×10^{7}J/kg=9.2×10^{7}J$，汽油机的效率$\eta=\frac{W_{有}}{Q_{放}}=\frac{2.3×10^{7}J}{9.2×10^{7}J}=25\%$。

1. 垃圾焚烧发电是最佳的垃圾处理方式之一，能有效实现垃圾的无害化、减量化、资源化。实验表明：平均焚烧 1 kg 高热值的垃圾相当于燃烧 0.5 kg 无烟煤。（无烟煤的热值为$3 × 10^7$ J/kg）求：
(1) 8.4 kg 这样的垃圾完全燃烧可以放出多少热量？
(2) 若这些热量的 50%被水吸收，可以使多少水升高$50° C$？

答案： 1.解：
(1)8.4kg这样的垃圾完全燃烧放出的热量$Q_{放}=mq=\frac{1}{2}×8.4kg×3×10^{7}J/kg=1.26×10^{8}J$；
(2)由题意可得水吸收的热量$Q_{吸}=Q_{放}\eta=1.26×10^{8}J×50\%=0.63×10^{8}J$；由$Q_{吸}=cm\Delta t$得，水的质量为$m_{水}=\frac{Q_{吸}}{c\Delta t}=\frac{0.63×10^{8}J}{4.2×10^{3}J/(kg·℃)×50℃}=300kg$。
答：
(1)8.4kg这样的垃圾完全燃烧可以放出$1.26×10^{8}J$热量；
(2)若这些热量的50%被水吸收，可以使300kg水升高50℃。