专题培优 热量与热效率的相关计算&专题培优 内能及其利用-【提优精练】2024-2025学年九年级全一册物理（沪科版）

第十旦章 内能与热机 专题培优热量与热效率的相关计算 类型一热量、热效率的相关计算 (1)100g石油完全燃烧放出的热量： 1在生活中，节能减排的方式有很多。“垃圾 (2)若这些热量的42%被水吸收，可以使20kg 温度是20℃的水温度升高多少？（在1个标 分类，绿色环保”，合理分类并利用垃圾可 以变废为宝。某垃圾处理厂处理垃圾时， 准大气压下) 在一定条件下，11分类后的生活垃圾能 “榨”出140kg燃料油。已知某小区每天 产生31分类后的生活垃圾。[该燃料油的 热值q=4.0×10J/kg,q=3×10J/kg, c水=4.2×103J/(kg·℃)] (1)3【生活垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧能 释放多少热量？ (2)这些热量相当于完全燃烧多少煤放出的 热量？ (3)若这些热量的30%被初温为20℃、质量 为10kg的水吸收，则水的温度升高多少？ 3,我国首次在南海试采可燃冰取得圆满成功， 实现了我国天然气水合物开发的历史性突 破。可燃冰清洁无污染，储量巨大，是一种非 常理想的新型能源。可燃冰的热值很大，是 天然气热值的10倍以上，按15倍计算。 [c*=4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值 g=7.0×102J/m3] (1)体积为0.01m的可燃冰完全燃烧放出的 热量为多少？ (2)若这些热量的90%被水吸收，则水吸收 的热量是多少？ (3)若这些热量的90%被质量为100kg的水 吸收，则水升高的温度是多少？ 2.中国石化2022年8月10日宣布. 在油气勘探开发领域实施的“深 地工程”获得重大突破。深地一 号一顺北深层油气田项日，位 于塔里木盆地中西部，具有超深、高温、高压等 特点，储层平均埋藏深度超过7300米，是世界 陆地上最深的商业开发油气田之一。它的发 现和开发有力地缓解了我国石油需求压力。 已知c本=4.2×103J/(kg·℃)，9石=4.4× 10J/kg。求： 27* 智学酷提优精练物理九年级全一册(HK) 类型二功、功率，热效率的相关计算 5.2022年6月17日上午，我国航 母福建舰举行入水仪式，福建 4.2022年10月31日，梦天实验舱在中国文昌 航天发射场发射升空。承担发射任务的长征 舰是典型的常规动力航母，采 五号B遥四运载火箭采用了我国最新研制的 用了全新的动力组，航母正常航 大推力氢氧发动机。下表是一些燃料的 行时发动机的功率为1.5×10°W,速度为 热值。 10m/s,至少可搭载36架歼-15舰载机，下表 为歼-15主要参数，求： 燃料 热值 燃料 热值 航空煤油热值 5.0×10J/kg 汽油 4.6×10J/kg 煤油 4.6×10J/kg 空载起飞距离 105m 柴油 4.3×102J/kg 1.4×10J/kg 发动机效率 40% (1)使用氢作为燃料的主要优点是 和 正常起飞推力 2.4×10N (2)某火箭发射时携带了3×10'kg液态氢燃 巡航动力 1.0×102N 料，若这些燃料完全燃烧释放的热量全部被 (1)航母正常航行时发动机的牵引力： 水吸收，则最多能将多少千克初温为20℃的 (2)歼-15空载正常起飞时，从启动到离开飞 水加热至沸腾？[c水=4.2×103J/(kg·℃)， 行甲板的过程中，飞机发动机推力做的功： 当地大气压为1个标准大气压] (3)歼-15巡航飞行1000km需要消耗航空 (3)氢能源车的发动机工作时将液态氢转化 煤油的质量。 为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢 能源车以70kW的功率匀速行驶0.5h,消耗 了2kg燃料，求该发动机的效率。 中数数字夜 中数数字科转 中数 中数数字不科 ◆28 第⊕色章 内能与热机 专题培优内能及其利用 类型一信息类试题 (6)如图甲所示，用两个同样的保温杯分别装 1阅读短文，回答问题。 满水和盐水，水和盐水的温度都是30℃，周围 牛顿冷却定律 环境温度保持20℃不变，保温杯散开口，水和 当一个物体表面温度比周围环境高时， 盐水温度随时间变化的图像如图乙所示。已知 该物体就会向周固环境散热，散热快慢可以 水的比热容为4.2×10J/(kg·℃)，盐水的密 用单位时间内散失热量的多少来表示。英国 度为1.1×10kg/m3,则盐水的比热容为 J/(kg·℃). 物理学家牛顿提出：物体散热快慢与物体和 1温度/℃ 周围环境的温度差成正比。后人研究发现， 30 在温度差不太大（小于15℃）的情况下，这个 结论符合实际散热规律，被称为牛顿冷却 3 定律。 盐水 盐水 如果散热快慢用q表示，则牛领冷却定 时间/min 20 律可以表示为q=k(1物一1s),其中k是散热 2224 甲 乙 系数，与物体的表面性质、表面积、周围环境 类型三跨学科实践类试题 性质等因素有关，和物质种类无关。如果上 述因素相同，不同物质的散热系数就相同。 2.小明学习了燃料的热值后，很 由于不同物质的比热容不同，即使散热快慢 想知道家中使用的天然气的热 相同，它们降低相同温度需要的时间也不同， 值，但在教材的燃料热值表中 根据降温时间可以得到两种物质比热容的大 没有查阅到。于是，他在家里 小关系，从而可以进行比热容的测量。 将装有2L水的水壶放到天然气灶上去烧，水 (1)物体向周围散热，内能减少，这种改变内 从20℃加热至80℃的过程中，观察到天然气 能的方式叫做 表的数字变化了0.035m。他通过上网查阅 (2)散热快慢和下列概念的物理意义最接近 得知天然气灶的效率约为36%，已知水的比 的是 热容c水=4.2×103J/(kg·℃)。求： A速度 B密度 C,功率 D,效率 (1)水壶中水的质量是多少千克？ (3)沸水放在房间里，温度自然降低的规律是 (2)在这个过程中水吸收了多少热量？ (3)请你帮小明算出天然气的热值。 A.先快后慢B.先慢后快C,均匀降低 (4)要喝一杯奶咖，有以下两种降温方式，你 认为方式 的冷却效果较好。 ①先将烧开的热咖啡倒入杯中，冷却5min, 然后加一匙冷牛奶： ②先将烧开的热咖啡倒入杯中，立即将一匙 冷牛奶加进杯中，然后冷却5min (5)个物体温度为30℃，周围环境温度保持 20℃不变，此时物体的散热快慢为q。当物体 温度降低到29℃时，散热快慢为 29关，所以密度、比热容、热值不变：完全燃烧 越大，即二的值越小，燃料的热值越小，故选 10kg柴油放出的热量Q就=mge=10kg 4,3×10J/kg=4.3×10°J。 项C错误。若兰的值越大，燃料的热值越大， 3.B 易错提醒m 故选项D正确。 9.(1)5.4×10°J:(2)3×10N:(3)50%. 热机工作过程中能量损耗的原因 解析：(1)已知消耗的航空燃油的质量m (1)燃料很难完全燃烧： 1.351=1350kg,航空燃油的热值9=4× (2)排出的废气带走能量： 10J/kg,则这些燃油完全燃烧放出的热量为 (3)热机部件要散热： Q=gm=4×10J/kg×1350kg=5.4×10"J: (4)运转机件之间的摩擦消耗能量。 (2)已知飞机发动机的功率P=2.25×10W, 4.D 飞机匀速航行的速度v=270km/h=75m/s,由 5.(1)质量(2)大于(3)酒精的热值大 (4)控制变量法转换法 Py_色=F和可知，飞机栽行过程中的牵 解析：(1)根据控制变量法可知，实验前，应该 引力为F=卫_225X10w =3×103N,由 控制酒精和碎纸片的质量相同。(2)甲、乙装 75m/s 置中水的质量和初温相同，甲图中水的温度 二力平衡的条件可知，飞机航行过程中的阻 升高得多，说明甲图中的水吸收的热量大于 乙图中的水吸收的热量。(3)燃烧相同质量 力为f=F=3×10N:(3)由P=W 可知飞 的酒粉和碎纸片，酒精放出的热量多，酒精的 机发动机做的功为W=P1=2.25×10W× 热值大。(4)实脸中采用了控制变量法：实验 20×608=2.7×10°J,则发动机的效率为 中通过水的温度的变化来反映燃斜热的大 W 习一Q ×100% 2.7×109J 5.4×10°J ×100%=50%. 小，采用的是转换法。 6.C 10,发动机的重力、发动机各部件之间的摩擦，废气 7B解析：热机效率是有效利用的能量与燃料 带走的能量都会影响发动机的效率。改良发 完全燃烧放出的总能量之比，热机工作过程 动机结构、减小摩擦、利用废气的热量都可以提 中存在各种形式的能量损失，故热机的效率 高发动机效率。发动机效率提高后，可以节省 不可能达到100%，故选项A错误。以相同 燃料、减少有害气体的排放等。 的速度行驶相同的路程，汽车输出的有用功 11.(1)来源广、热值高（答案不唯一）(2)B 相同，从而可知，托油量小的那柄车效率高， (3)3.906×1014J 故选项B正确。热机要正确使用，注意保养， 解析：(1)由材料内容可知，液化天然气作为 这样可以减小能量的损耗，可提高效率，使用 清洁能源有来源广、热值高、易储存、便运输 热值大的燃料不能提高热机的效率，故选预C 等特点：(2)ING船靠螺旋桨驱动航行时， 错惜误。热机做功越快，表示热机的功率越大， 海水对船的作用力和船对海水的作用力是 功率与效率无关，故选项D错误。 一对相互作用力，所以海水对船的作用力等 8D解析：燃料的热值大小无法直接测量，需 于船对海水的作用力：(3)天然气的体积 要通过水吸收热量的多少来体现燃料燃烧放 V=18600m,天然气完全燃烧所释放的热 出热量的多少，由Q级=Q,Q=c本m△： 量Q=Vg=18600m3×2.1×10J/m2 Q我=mg可得c本m家△1=g,解得q= 3.906×104J。 C来m求△V 专题培优热量与热效率的相关计算 。若m相同，△越小，燃料的热值 1.(1)1.68×10°J:(2)560kg:(3)12℃。 越小，故选项A错误。若△山相同，m越大， 解析：(1)1t生活垃极能“榨”出140kg燃料 燃料的热值越小，故选项B错误。若是的值 油，所以31生活拉圾共“榨”出燃料油的质量 m=3X140kg=420kg, 9南 这些垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的 Q:=mq=3×10kg×1.4×10J/kg= 热量Q:=mg=420kg×4.0×10J/kg 4.2×10J. 1.68×10°J: 1个标准大气压下，水的沸点为100℃，由题 (2)由Qm=m9得，要放出1.68×100J的热 意知，水吸收的热量Q《=Q:=4.2×10J, 量需要完全燃烧煤的质量 Q4 Q1.68X10=560kg: 水的质量m一c1一) qm 3X10'J/kg 4.2×10J (3)由题意知水吸收的热量 4.2×10J/(kg·℃)×100℃-20℃C) Qx=Qt=1.68×10J×30%=5.04×10J. 1.25×103kg. 由公式Q=m△得，水升高的温度 (3)氢能源车做的有用功 4= Qs 5.04×10°J W=P1=70×103W×0.5×3600s=1.26× Cm长 4.2×10J/(kg·℃)X10kg 10J, =12℃. 2kg氨燃料完全燃烧放出的热量 2.(1)4.4×10J:(2)22℃. Q食=m量'qa=2kgX1.4×10J/kg=2.8X 解析：(1)石油的质量m=100g=0.1kg 10°J, 石油完全燃烧放出的热量Q:=mg活 发动机的效率 0.1kg×4.4×10J/kg=4.4×10°J: ?一Q 7×100%=426X10 2.8×10J ×100%=45% (2)若这些热量的42%被水吸收，则 Qe=42%Qt=42%×4.4×10J=1.848× 5.(1)L.5×10N: (2)2.52×10J:(3)5× 10J. 103kg。 由Q:=my可得△y=Q& 解析：(1)已知P=1.5×10W,v=10m/s, C底m康 航母正常航行时发动机的牵引力 1.848×10°J F=P_1.5X10w 4.2×10J/(kg·℃)×20k =22℃. 10m/s =1.5×10N 3.(1)1,05×10J:(2)9.45×10J:(3)22.5℃. (2)已知Fg=2.4×103N.s=105m, 解析：(1)由题意可得，可燃冰的热值q体 飞机发动机推力做的功 15g=15×7.0×10J/m3=1.05×10°J/m3, W=Fmx=2.4×10N×105m=2.52× 0.01m可燃*完全燃烧放出的热童Q: 10J: Vgrm*-0.01m2×1.05×10J/m2=1.05× (3)已知Fg=1.0X10N,'=1000km 10J: 10m, (2)被水吸收的热量Q=Q我=90%× 飞行1000km飞机所做的有用功 1.05×102J=9.45×10°J: W有=Fe&'=1.0×10N×10m=1.0X (3)水升高的温度△= Q3 10"J, 求川 飞行1000km煤油耍放出的热量 9.45×10°J Qu-W-10x10 =2.5×10"J. 4.2×103J/(kg·℃)×100kg =22.5℃. 40% 4.(1)热值大无污染(2)1.25×10kg 飞行1000km需要消耗航空煤油的质量 (3)45%。 Q42.5×10" -=5×10kg。 解析：(1)氢的热值大，完全燃烧相同质量的 45.0×10J/k 氢燃料与其他燃科相比，氢放出的热量多：同 专题培优内能及其利用 时，氢燃烧时，生成物是水，无污染，所以使用 1.(1)热传递(2)C(3)A(4)①(5)0.9g 氢作为燃料的主要优，点是热值大和无污染。 (6)3.5×10 (2)3×10kg的液态氢燃料完全燃烧时，效 解析：(1)物体向周围散热，内能减少，因此， 出的热量 物体向周围数热属于热传递。(2)由题目提 幸10 供的信息可知，数热快慢的定义是单住时间 和盐水的体积相同，因为Q:=cm△1，所以 内散失热量的多少：功率的定义是单位时间内 C米m米y东。C*P水V ,解得 12 做的功，与散热快授一样，描述的是单位时间 C桂依川监水△/金 ：Ct*PkV△ 内的能量，故选项C符合题意。(3)根据短文 c#k=3.5×103J/(kg·℃) 知，温差越大，散热越快，故选A。(4)根据散热 2.(1)2kg:(2)5.04×10J:(3)4×10J/m 先快后慢的特点，选择①冷却效果会更好 解析：(1)水的体积V一2L=2×10-m,由 (5)由题意可知，9=k(1一1x)=k(30℃一 20℃).解得=0品由于教热系灰与物 p=号可知水的质量m=pN=1X10知/m× 2×10-m2=2kg: 体的表面性质、表面积、周围环境性质等因素 (2)水吸收的热量Q=C东m(1一1a)=4.2× 有关，和物质种类无关。因此，当物体温度降 10J/(kg·℃)×2kg×(80℃-20℃)= 低到29℃时，数热系数k不变，则当物体温度 5.04×103J: 降低到29℃时，数热快慢g'=(1'一1）= (3)已知天然气灶的效率约为刀=36%，由7 10元×(29℃-20℃)=0.9g.(6)周为水 ×10%可知天然气完金燃烧放出的热量 Q 和盐水的初温、末温都相同，所以水和盐水的 Qn- 4_5.04×10 温度变化量相同，即△1s=本=1，所以 =1.4×10°J 36% 水和盐水的散热快慢相同，则水和盐水放出 由Q=gV”可知天然气的热值 Q 24g"12 热量之比 Q1.4×10J 22g ，由题意可知，水 q= =4×10J/m3. 0.035m 第十四章 了解电路 第一节 电是什么 6.验电器同种电荷相互排斥电子7.C 8C解析：气球与头发摩擦，摩擦过程中若气球 1靠近带上电荷 得到电子带负电，则头发失去电子带正电：头 技法点拔m 发随着气球飘起来，是因为异种电荷互相吸 引：摩擦起电现象的实质是电荷的转移，并没 判断物体带电的方法 有创造电荷，也没有把气球变成导体，故选项C (1)利用带电体的性质判断：带电体能吸引 正确 不带电的轻小物体。 9B解析：由题图知，甲球与乙球靠近时相互 (2)利用电荷间相互作用的规律判断物体带 排斥，所以甲球和乙球一定带同种电荷，乙球 电性质（或电荷种类）：前提是物体一定带 和丙球相互吸引，丙带正电，则乙带负电，甲 电，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互 带负电，故选项B正确。 吸引判断 10,A解析：石蜡对电子的束缚能力比丝绸强， 现用丝绸摩擦石蜡，丝纲失去电子，带正电， 2.负吸引轻小物体3.正失去 负 石蜡得到电子，带负电，石蜡接触险电器的 4.同种排斥5.A 金属球后，脸电器的金属箔片就带负电，险 易错提醒m 电器得到了电子，故选项A正确，C、D错误： (1)两个带电体相互排斥，有两种可能：①都 带负电的石蜡靠近轻质小球，它们相互排 斥，说明小球一定带负电，故选项B错误。 带正电：②都带负电。 11.电荷的转移同种电荷相互排斥 (2)两个物体相互吸引，有三种可能： 解析：摩擦起电的实质是电荷的转移。验电 ①一物体带正电，另一物体带负电： 器的工作原理是同种电荷相互排斥。 ②一物体带正电，另一物体不带电： ③一物体带负电，另一物体不带电。 12,羽皱的密度较小，根据密度公式P=罗可知。 相同体积的羽绒与其他物质相比，质量较 11