《2025年尖子生题库九年级物理人教版》

5. (多选)如图14-17所示是探究能量转化的装置，下列说法正确的是(ABC)

A.此实验展现了热机中能量转化的过程
B.对水加热过程中是通过热传递使水的内能增大的
C.水蒸气驱动叶轮转动，水蒸气的内能减小了
D.此实验过程中，燃料的化学能直接转化为叶轮的机械能

答案： 5.ABC【解析】燃料燃烧的过程是将化学能转化为内能，这种内能传递给水，水沸腾汽化为水蒸气，高温的水蒸气可以驱动叶轮转动，水蒸气自身的温度会降低，内能会减少，转化成了叶轮的机械能，此实验展现了热机工作时的能量转化过程，故ABC正确，D错误。

1. (1)四冲程汽油机在吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物(选填“空气”“汽油”或“汽油和空气的混合物”)。
(2)飞轮的转速为$900\ r/min$，则在$1\ min$内汽油机完成1800个冲程，对外做功450次。
(3)为了防止汽油机在工作时汽缸温度太高，在它的外面有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过热传递的方式减少汽缸内能，用水来冷却汽缸主要是因为水的比热容大。

答案： 1.
(1)汽油和空气的混合物
(2)1800 450
(3)热传递 水的比热容大【解析】
(1)吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物。
(2)飞轮的转速为$900r/min$，则在1min内汽油机的飞轮转900次，根据每转2次，完成4个冲程，做功1次，故可知，一共完成了1800个冲程，对外做功450次。
(3)汽缸温度太高，在它的外面有一个水套，让汽缸被水包围着，通过热传递将热量从高温物体传递给低温物体，使汽缸的温度降低，故是热传递；主要用水来冷却汽缸是因为水的比热容比较大，升高相同的温度时，水吸收的热量比较多。

2. 如图14-18所示，是$A$、$B$两种燃料完全燃烧释放的热量$Q$与其质量$m$的关系图，从图中看出$A$燃料的热值小于(选填“大于”“小于”或“等于”)$B$燃料的热值，在标准大气压下，若一定质量的$B$燃料完全燃烧释放的热量为$4.9 × 10^6\ J$，其中有60%的热量被质量为$20\ kg$、初始温度为$38\ \celsius$的水吸收，水的比热容为$4.2 × 10^3\ J/(kg · \celsius )$，则水的温度将升高到73$\celsius$。

答案： 2.小于 73【解析】取相同质量$m_{0}$，由题图可知，$Q_{b}＞Q_{a}$，由$q=\frac{Q}{m}$，可得$q_{b}＞q_{a}$；水吸收的热量$Q_{吸}=Q_{放}\eta=4.9×10^{6}J×60\%=2.94×10^{6}J$；由$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$，可得水升高的温度$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{2.94×10^{6}J}{4.2×10^{3}J/(kg·^{\circ}C)×20kg}=35^{\circ}C$。水的末温$t=t_{0}+\Delta t=38^{\circ}C+35^{\circ}C=73^{\circ}C$。

1. 工厂为了测试汽车发动机的效率，让汽车在平直公路上以$90\ km/h$的速度匀速行驶$2\ km$。已知汽车发动机的功率为$46\ kW$，汽油的热值为$4.6 × 10^7\ J/kg$。
(1) 求小汽车在行驶过程中受到的阻力；
(2) 若该过程中发动机把汽油完全燃烧产生的内能转变为机械能，再通过传动机械驱动汽车行驶的效率是25%，则在这个过程中发动机需要消耗的汽油质量为多少？

答案： 1.解：
(1)已知汽车的速度$v=90km/h=25m/s$，由速度公式$v=\frac{s}{t}$、做功公式$W=F· s$与功率公式$P=\frac{W}{t}$得出功率与速度的关系式$P=Fv$，根据$P=Fv$可知，汽车行驶过程中受到的牵引力为$F_{牵}=\frac{P}{v}=\frac{46000W}{25m/s}=1840N$，由于汽车在做匀速直线运动，所以水平方向上受到的阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等，所以汽车受到的阻力为$F_{f}=F_{牵}=1840N$；
(2)汽车行驶过程中所做的有用功为$W_{有}=F_{牵}s=1840N×2000m=3.68×10^{6}J$，由公式$\eta=\frac{W_{有}}{Q_{放}}$可知汽油燃烧过程中释放的热量为$Q_{放}=\frac{W_{有}}{\eta}=\frac{3.68×10^{6}J}{25\%}=1.472×10^{7}J$。由$Q_{放}=mq$可知汽油的质量为$m=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{1.472×10^{7}J}{4.6×10^{7}J/kg}=0.32kg$。
答：
(1)汽车在行驶过程中受到的阻力为1840N；
(2)在这个过程中发动机需要消耗的汽油质量为0.32kg。