《2025年尖子生题库九年级物理人教版》

2. 如图14-综-8所示，某四冲程汽油机做功冲程的示意图，活塞的横截面积是20 $cm^2$。做功冲程中，燃气对活塞的平均压强是$1.0×10^6$ Pa，活塞移动的距离是40 mm，所用时间是0.01 s。试求：
(1) 做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是多少；
(2) 做功冲程中，平均压力做的功率是多少；
(3) 设做功冲程中汽油完全燃烧，放出的热量是800 J，则该汽油机的效率是多少。

答案： 2.解：
(1)由$p = \frac{F}{S}$可得，燃气对活塞的平均压力$F = pS = 1.0 × 10^{6} Pa × 20 × 10^{-4} m^{2} = 2 000 N$；
(2)平均压力做的功$W = Fs = 2 000 N × 40 × 10^{-3} m = 80 J$，平均压力做功的功率$P = \frac{W}{t} = \frac{80 J}{0.01 s} = 8 000 W$；
(3)该汽油机的效率$\eta = \frac{W}{Q_{放}} = \frac{80 J}{800 J} = 10\%$。
答：
(1)做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是$2 000 N$；
(2)做功冲程中，平均压力做功的功率是$8 000 W$；
(3)该汽油机的效率是$10\%$。

科学探究 小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知。自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了图14-综-9所示的装置进行实验，记录结果见下表：

(1) 取质量相等(选填“相等”或“不相等”)的煤油和菜籽油做燃料，制成煤油灯和菜籽油灯。
(2) 安装实验器材时，应按照自下而上(选填“自下而上”或“自上而下”)的顺序安装。为了保证实验结论的可靠，小明同学应该选择两套完全相同的装置，在实验中还应控制水的初温和质量相同。
(3) 分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是煤油。
(4) 实验中燃料燃烧放出的热量，通过热传递(选填“做功”或“热传递”)的方式使内能增大。
(5) 小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还要补充的测量工具是天平。利用此实验方法计算出的热值将比真实值偏小(选填“偏大”或“偏小”)。

答案：
(1)相等
(2)自下而上 质量
(3)煤油
(4)热传递
(5)天平 偏小【解析】
(1)为比较煤油和菜籽油热值的大小，实验过程中应采用控制变量法，需要控制煤油和菜籽油的质量相等。
(2)为保证用火焰的外焰加热，且温度计的玻璃泡不能接触容器底和容器壁，所以先安装下面器材，再安装上面器材，便于调节器材间的距离。由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中还应控制水的初温和质量相同。
(3)用相同质量的煤油和菜籽油燃烧后加热相同的水，由表中数据可知，用煤油加热的水温度升得高，则说明煤油燃烧放出的热量多，煤油的热值大。
(4)燃料燃烧放出的热量，通过热传递的方式使物体的内能增大。
(5)要控制两种燃料以及两杯水的质量相等，需要用天平来测量；由于在实验的过程中，会有一部分热量散失掉，则测得燃料燃烧放出的热量偏小，故利用此实验方法计算出的热值将比真实值偏小。