第十四章　内能的利用 专项突破　热量、效率的综合计算课件-2025-2026学年人教版（2024）物理九年级全一册

专项突破　热量、效率的综合计算 第十四章　内能的利用  　太阳能类 1.【跨学科·社会发展】(2024黑龙江大庆中考)如图甲是某新 型太阳能汽车,该汽车的动力完全由安装在车顶的电池板收 集的太阳能提供。接收太阳能的电池板面积为6 m2。某次试 车过程中,该车在水平路面上以恒定功率P做直线运动,v-t图 像如图乙所示。已知,汽车(包括司乘人员)的总质量为480 kg, 汽车行驶过程中所受阻力大小为车重的0.02倍,取g=10 N/kg。 求: (1)汽车的功率P; (2)在0~15 s内汽车牵引力做的功; (3)若电池板吸收的太阳能转化为汽车的机械能的效率为2 0%,则太阳光照射到电池板单位面积上的功率为多少瓦?(假 设汽车运动过程中太阳光照情况不变) 解析    (1)汽车匀速行驶时,牵引力等于阻力,牵引力F=f=0.02 G=0.02mg=0.02×480 kg×10 N/kg=96 N; 因为行驶时功率恒定,故汽车的功率 P= = =Fv=96 N×10 m/s=960 W; (2)在前15 s内汽车牵引力做功 W=Pt=960 W×15 s=14 400 J; (3)15 s内太阳能转化为汽车的机械能为14 400 J,则电池板吸 收的太阳能 E= = =72 000 J; 太阳光照射到电池板单位面积上的功率:P1= = = 800 W。  　灶具类 2.【跨学科·日常生活】(2024四川达州中考)在1个标准大气 压下,小明用天然气灶将质量1 kg的水,从20 ℃加热到沸腾,水 吸收的热量是___________J。他家天然气热水器的热效率是 70%,他某次洗澡,耗水20 kg,热水器进水温度是22 ℃,出水温 度是42 ℃,他这次洗澡消耗天然气________m3。已知水的比 热容是4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值是3.2×107 J/m3。     0.075         3.36×105     解析    1个标准大气压下水的沸点为100 ℃,故1 kg水从20 ℃ 加热到沸腾吸收的热量Q=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg× (100 ℃-20 ℃)=3.36×105 J。天然气加热20 kg水,吸收的热量 Q吸=cm'Δt'=4.2×103 J/(kg·℃)×20 kg×(42 ℃-22 ℃)=1.68× 106 J,热水器的热效率为70%,则需要天然气放热Q放= = =2.4×106 J,需消耗的天然气体积为V= = =0.075 m3。 3.【跨学科·日常生活】(2024江苏苏州中考)如图所示为某折 叠卡式炉,采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2 L初温为25 ℃ 的水,用卡式炉加热至100 ℃,消耗了25 g丁烷气体[水的比热 容为4.2×103 J/(kg·℃),丁烷的热值为4.8×107 J/kg]。求: (1)壶中水的质量; (2)水吸收的热量; (3)卡式炉的加热效率。 解析    (1)壶中水的质量:m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×2×10-3 m3= 2 kg; (2)水吸收的热量:Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg× (100 ℃-25 ℃)=6.3×105 J; (3)丁烷气体完全燃烧放出的热量Q放=mq=2.5×10-2 kg×4.8× 107 J/kg=1.2×106 J;卡式炉的加热效率η= ×100%=  ×100%=52.5%。  　热机类 4.【跨学科·日常生活】(2024山西中考)山西拥有丰富的历史 文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山, 进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360 km,驾 车前往大约需要4 h。(汽油的热值q取4.5×107 J/kg,汽油的密 度ρ取0.8×103 kg/m3) (1)求汽车的平均速度。 (2)汽车全程消耗汽油25 L,求汽油完全燃烧放出的热量Q。 (3)若汽车发动机全程的平均功率为25 kW,求汽车发动机的 效率。 解析    (1)汽车的平均速度v= = =90 km/h; (2)全程消耗汽油的体积为V=25 L=0.025 m3,汽油的质量m=ρV =0.8×103 kg/m3×0.025 m3=20 kg;汽油完全燃烧放出的热量 Q=mq=20 kg×4.5×107 J/kg=9×108 J; (3)汽车全程所做的有用功为W=Pt=25×103 W×4×3 600 s= 3.6×108 J,则汽车发动机的效率η= = =40%。 5.(2024江苏常州中考)中国工程师利用焦炉气中的氢气与工 业尾气中的二氧化碳,合成液态燃料,作为第19届亚洲运动会 主火炬的燃料。工程师在科普馆用如图所示的装置为同学们 演示模拟实验,测量该燃料的热值。 ①在空酒精灯内加入适量该液态燃料,得到“燃料灯”; ②在空烧杯内加入1 kg水,测得水的初温为31 ℃,点燃“燃料 灯”开始加热; ③当水恰好沸腾时,立即熄灭“燃料灯”,测得“燃料灯”消 耗燃料30 g。 已知实验时气压为1标准大气压,c水=4.2×103 J/(kg·℃),用该装 置加热水的效率为42%。求: (1)此过程中,烧杯内水吸收的热量; (2)该液态燃料的热值。   解析    (1)水吸收的热量为Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)× 1 kg×(100 ℃-31 ℃)=2.898×105 J; (2)该液态燃料燃烧放出的热量为Q放= = =6.9× 105 J,该液态燃料的热值q= = =2.3×107 J/kg。 　跨学科实践:制作简易热机模型 基础夯实 1.【新中考·跨学科实践】(2024山东济宁兖州期末)小明学习 完热机后,利用厨房里的蒸蛋器自制了一个简易“蒸汽机”, 如图所示。在使用过程中蒸蛋器会通过上方的小孔喷出蒸 汽,小明将自制的风车放在蒸蛋器上方,成功地让风车转了起 来。下列说法错误的是( ) A.蒸蛋器内部温度越高,水蒸发越快 B.水的内能增大是通过热传递方式实现的 C.水的温度升高以后,水的比热容变小 D.此实验展现了热机工作时做功冲程的能量转化过程     C     解析　水蒸发快慢与温度有关,蒸蛋器内部温度越高,水蒸发 越快,A正确;水吸收热量,内能增大,通过热传递方式实现,B正 确;比热容是物质的一种特性,与温度无关,水的温度升高以后, 水的比热容不变,C错误;此实验将内能转化为机械能,与热机 工作时做功冲程的能量转化相同,D正确。故选C。 2.【新中考·跨学科实践】(2025山西孝义期中)小龙用塑料瓶 自制了火箭模型(如图),往瓶内喷入少量酒精,盖上锥形纸筒, 然后用电火花发生器点燃瓶内酒精气体,看到纸筒向上飞 出。下列说法正确的是    ( ) A.纸筒飞出过程中机械能转化为内能 B.瓶内酒精燃烧越充分,酒精热值越大 C.纸筒飞出的原理与热机压缩冲程相同 D.纸筒飞出后瓶内气体的内能减少     D     解析　纸筒飞出过程中内能转化为机械能,A错误;热值是燃 料的一种特性,与燃烧状况无关,B错误;热机的压缩冲程中将 机械能转化为内能,与纸筒飞出的原理不同,C错误;纸筒飞出 时,瓶内气体的内能转化为纸筒的机械能,纸筒飞出后瓶内气 体的内能减少,D正确。故选D。 3.【新中考·跨学科实践】(2025湖南张家界永定期中)如图是课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型,将铜制容器中盛有一定量的水之后安装在“船体”上,用蜡烛对铜质容器底部加热,一段时间后铜质容器内水温升高产生蒸汽,铜管会向右喷出蒸汽,“蒸汽船”就会向左行驶,下列说法正确的是( ) A.水变热是通过做功来改变内能的 B.“蒸汽船”运动时能量转化与热机 做功冲程相同 C.水在沸腾时会有热量的散失,所以能量不守恒     B     D.“蒸汽船”在向左运动时主要将机械能转化为内能 解析　水变热是通过热传递来改变内能的,A错误;铜管喷出 蒸汽,船体向左运动的过程中,是内能转化为机械能,与热机做 功冲程相同,B正确,D错误;水在沸腾时会有热量的散失,但能 量总量不变,是守恒的,C错误。故选B。 4.【新中考·跨学科实践】(2025广东揭西月考)张斌是班里的 小发明家,刚刚学了热机的他,制作了如图所示的模型,他在透 明塑料盒的底部钻一个孔,把电子式火花发生器的放电针紧 紧地塞进孔中,打开塑料盒盖,向盒内滴入数滴酒精,再将盒盖 盖紧,然后揿动电火花发生器的按钮…… (1)在此过程中,酒精燃烧后的燃气的______能转化为盒盖的 　内     机械能。 (2)在这一实验过程中,你应当注意观察的是_________。 A.电火花发生器 B.盒内的酒精 C.盒盖跳起的现象 D.盒盖跳起的瞬间盒内出现的现象 (3)汽油机的工作过程中,_______冲程与这一实验过程中能 量的转化是一致的。 　做功         D     解析    (1)酒精燃烧后产生高温高压的燃气,体积膨胀,对外做 功,使盒盖飞出去,燃气的内能转化为盒盖的机械能;(2)在这一 实验过程中,应关注能量的转化,即应当注意观察盒盖跳起的 瞬间盒内出现的现象,故选D;(3)汽油机的做功冲程中,内能转 化为机械能,所以汽油机的做功冲程与这一实验过程中能量 的转化是一致的。 $$