第十四章 第4节 跨学科实践：制作简易热机模型-【优+学案】2025-2026学年新教材九年级全一册物理课时通(人教版2024 河北专用)

13.解：(1)满箱的航空燃油的质量为m=pV=0.8X 103kg/m3×5×105×103m3=4×105kg.满箱的航空燃 油完全燃烧释放的热量为Q微=mg=4×105kg×4.5× 10J/kg=1.8×1018J. (2)航空发动机的效率为30%，则满箱的航空燃油可使航空 发动机输出的机械能为W=7Q敢=30%×1.8×103J= 5.4×1012L. (3)满箱的航空燃油完全燃烧释放的热量与完全燃烧 1.125×10°m页岩气相同，则有Q做=Q=1.8×10J,则 页岩气的热值为g-Q 1.8×1013J V1.125X105m3 =1.6×108J/m3. 升阶训练专题二热量的综合计算 1.8.4×107202.8.19×1050.21 3.解：甲、乙混合时，设热平衡的温度为t1,根据热平衡方程 Q救=Q吸可得，c甲m甲(t甲一t)=c乙mz(t1-tz),即c甲m甲· (44℃-36℃)=czmz(36℃-32℃)，整理可得，c甲m甲= 2czmz.①乙和丙混合时，设热平衡的温度为t2,根据热平衡 方程Q微=Q吸可得，czmz(tz一t2)=c两m丙(t2一t丙)，即 czmz(32℃-30℃)=c丙m两(30℃一24℃)，整理可得， c丙m两=3czmz.②将甲和丙混合时，设热平衡的温度为 t,根据热平衡方程Q做=Q厥可得，c甲m甲(t甲一t)=c丙m丙· (t-t丙)，③将①②代入③式可得，之czmz（44℃-t)= 3czmz(t-24℃)，解得t=36℃. 4.1.68×106755.6.72×1050.04 6.105017.51050 7.解：(1)水吸收的热量 Q啜=cm(t-to)=4.2X103J/(kg·℃)×2kg×(100℃ 20℃)=6.72×105J. (2)消耗的天然气体积V=7006.54m3一7006.50m3= 0.043,烧开一壶水时，天然气燃烧放出的热量Q妆=Vg 0.04m3×4×103J/m3=1.6×10J. (3)该嵌入式天然气灶烧水时的效率7一 Q限×100%= 6.72×101×100%=42%. 1.6×105J1 8.不停地做无规则运动机械能转化为内能3.6×10？ 1.5×10337.5 9.解：(1)一个做功冲程中，燃气对活塞的平均压力做的功W= Fs=4800N×30×10-2m=1440J. (2)由题知，飞轮的转速是2000r/min,即飞轮1min转2000r, 对外做功1000次，所以，1h内汽油机对外做功60×1000= 60000次，汽油机在1h内做的总功W=60000×1440J= W 8.64×102J.由刃-Q 可得，汽油完全燃烧放出的总热量 w8_-8.64×10」=2.16×10J,由Q做=mq得，完全 Q放= 40% 燃烧汽油的质量m Q焦=2.16X10】=4.7kg 4.6×10J/kg 10.解：(1)机械2400 (2)用快充电桩充电，每秒消耗电能2×10J,快充充电桩充 电2.5h将电池充满电，消耗的电能W=2×10J×2.5× 3600s=1.8×108J. 汽车在某平直路面上以36km/h的车速匀速行驶2h的路 程s=t=36km/h×2h=72km=72000m,汽车以 36km/h的速度匀速行驶时所受的阻力为1000N,则汽车 受到的牵引力为1000N,汽车做功W'=Fs=1000N× 72000m=7.2×107J. 电池的放电效率为80%，则该汽车电池在快充时的充电效 W 7.2×10J 80% 80% 率7=WX100%=1.8X10×100%=50%. (3)36kg汽油完全燃烧放出的热量Q做=mq=36kg×5× 102J/kg=1.8×10J. 汽油燃烧放出的热量的20%用来驱动汽车行驶，则汽车还 能行驶的路程，=20%Q座=20%×1.8×10」 石 1000N 360000m.汽车依靠获得的电能行驶的路程 5/=5%Q微×80%-5%×1.8×10JX80% F 1000N =72000m. 汽车距离下一次充电最多还能行驶的路程”=s十s'= 360000m+72000m=432000m. 第4节跨学科实践：制作简易热机模型 1.(1)热传递(2)做功D 2.(1)内机械C(2)减少 3.(1)热①内能②机械能 本章总结 1.D2.B3.9.2×10104.化学内0.21 5.(1)机械(2)46.全部燃烧化学能小 7.(1)丙、丁、乙、甲乙30(2)比热容大(3)30%不变 8.100254.6×1051.38×105 9.4：3解析：设甲的功率为P甲，乙的功率为P,,甲的效率为 刀甲，乙的效率为刀2，汽油的热值为q,做功时间为t.甲在时 间t内做的有用功W甲=P甲t.乙在时间t内做的有用功 W元=P元t.由题意知，Pp：P元=2：1,7甲：72=30%： 20%=3:2.甲在时间t内消耗的总能量Qm= W单=P甲色 甲在时间t内的耗油量m甲 Q2=P上同理可以得到乙在 97甲9 时间t内的耗油量mz= .甲、乙两汽油机在相同时间内 7z9 的耗油量之比m甲：m之=7甲q'72g甲72 Ppt,P元tP甲，Pt， =4：3. 10.解：(1)液氢燃料完全燃烧放出的热量为Q放=m氢9氢= 50×103kg×1.4×103J/kg=7×1012J. (2)水吸收的热量为Q吸=7Q做=6%×7×1012J=4.2× 101J, Q吸 4.2×1011J 水的质量为m水= a14.2X10J/(kg·℃)x50℃=2X 105kg. (3)一辆氢能源汽车以70kW的功率匀速行驶30min,发动 机做的机械功为W=Pt=70×10W×30×60s=1.26× 108J. W 消耗的氢燃料完全燃烧放出的热量为Q数'= 1.26×10」=2.8×10J,放消耗氢燃料的质量为m氢'- 45% Q故 2.8×103J=2kg. 9氢1.4×108J/kg 第十五章电流和电路 第1节两种电荷 1.D2.D3.D4.A5.B6.D7.A8.D9.D10.D 11.D12.C13.D 14.电荷（电）纸巾 15.(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，它能“吸弯”很细的水 流，是因为带电体有吸引轻小物体的性质. (2)用塑料梳子梳头发时，梳子与头发发生摩擦起电现象，梳 子与头发带异种电荷，由于异种电荷互相吸引，所以头发被 梳子“吸”起来. 第2节电流和电路 第1课时电流导体与绝缘体电路的构成 1.B2.A到BB到A3.发光不发光单向导电 4.C5.C6.开关用电器化学 7.B8.B9.B10.D11.C12.C 13.大地云层14.摩擦排气管 15.正从带电极板到绒毛16.摩擦起电导体向上 第2课时电路图三种电路状态 1.A第4节 跨学科实践：制 1.如图甲所示是小科制作的简易“蒸汽船”模型 将盛有一定量水的铜制容器安装在“船体”上， 用蜡烛对铜制容器底部加热，一段时间后铜管 会向右喷蒸汽，“蒸汽船”就向左行驶， 铜管 铜制容器 船体 甲 (1)蜡烛对铜制容器底部加热导致容器内水温升 高，这是通过 的方式改变水的内能， (2)铜管向右喷蒸汽，“船体”向左行驶，这个过 程中的能量转化与四冲程汽油机的 冲程相同，该冲程的工作原理图为图乙中的 (选填“A”“B”“C”或“D”) 2.如图甲所示为小昕自制的热机模型，她在矿泉 水瓶的侧壁上开了一个孔，把电火花发生器插 人孔中，实验时从上方瓶口喷入液态酒精并轻 轻盖上一次性塑料杯，按动电火花发生器的按 钮，点燃瓶内酒精后，一次性塑料杯立即飞出， 同时瓶口出现大量白气. ·次性塑料杯 矿泉水瓶 -电火花发生器 甲 奢膏 (1)此过程酒精燃烧产生的 能转化为一 次性塑料杯的 能，相当于图乙中 24 作简易热机模型（答案P2) 智能讲题 (选填“A”“B”“C”或“D)的能量转化过程 (2)瓶口出现大量白气，是因为瓶内气体的内 能 (选填“增加”或“减少”). 3.在跨学科实践课上，某小组在老师的指导下开 展了“设计火箭发射系统”的项目式学习活动 下面是该小组同学交流的实践过程，请帮助完 成下列内容： 【项目分解】 (1)制作简易火箭.(2)优化火箭发射系统 【项目实施】 (1)制作简易火箭 通过课堂学习，同学们知道火箭属于 机.于是同学们以酒精为燃料制作简易火箭 如图甲，饮料瓶剪掉底，用纸壳做支架就制成 箭体.用喷壶向瓶内喷适量酒精后迅速将火箭 立在桌面上，用如图乙所示的打火器在火箭底 部引燃酒精蒸气，燃气就将瓶体顶飞出去了， 简易火箭发射过程的能量转化流程图如图丙 所示，请你将内容补充完整：① ② 燃料燃烧 ① 的化学能 丙 (2)优化火箭发射系统 同学们在实践过程中考虑到直接用打火器点 火距离火箭太近不安全，于是设计了如图丁的 电路，将火箭扣在电热丝上，闭合开关一段时 间后，电热丝的温度升高，从而引燃箭体内酒 精的蒸气，完成火箭的发射. 优学案·课时通△ 本章总结（答案P2) 77777117 ·本章知识梳理· /111/// 0 工作原理：内能转化为机械能 能 转化：在一定条件下，各种形式的能量是可以 相互转化的 分类：蒸汽机、内燃机、汽轮机 量的 能量守恒定律：能量既不会凭空消失，也不会凭空 喷气发动机等 产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从 一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程 概念：燃料直接在发动机气缸 中，能量的总量保持不变 内燃烧产生动力的热机 与 分类：汽油机和柴油机 恒 能 工作过程：一个工作循环由吸气 机 定义：某种燃料完全燃烧放出的热量 压缩、做功、排气四个冲程组成 内燃 利 与其质量之比 机 用 燃料的热值单位：Jg或m 热 放热公式：Q=gm或Q-gV 压缩冲程：机械能转化为内能 能量 转化 定义：用来做有用功的这部分能量， 与燃料完全燃烧放出的热量之比 做功冲程：内能转化为机械能 热机的效率 跨学科实践：制作简易热机模型 公用密 提高热机效率的措施 通中考 烧开.[标准大气压，c水=4.2×103J/(kg·℃)， 9天然气=3.2X10J/m3] 1.(河北中考)下列说法正确的是() 5.(河北中考)双能源（汽油和天然气）汽车以其 A.热机消耗的燃料越多，效率就越低 经济、污染小等优点备受人们青睐.（已知汽油 B.热传递过程中，温度总是从热的物体传给冷 的热值为3.2×107J/L,天然气的热值为7.2× 的物体 10J/m3) C.同一物体，温度降低得越多，放出热量就 (1)内燃机是汽车的“心脏”，它是把内能转化 越多 为 能的机器， D.人体内水的比例很高，有助于调节体温，以 (2)完全燃烧9L汽油放出的热量与完全燃烧 免温度变化太快对身体造成危害 m3的天然气放出的热量相等 2.(河北中考)下列对能量转化的描述不正确的 6.(河北中考)有如图所示的两 是() A.蓄电池充电：电能→化学能 套相同装置，分别在两个燃烧 B.发电机工作：电能→机械能 皿中放入质量相同的不同燃 C.萤火虫发光：生物质能→光能 料，点燃后加热质量相等的同 液体 D.内燃机工作：化学能→内能→机械能 种液体，通过比较燃料 燃烧皿 3.(河北中考)一辆汽车一年行驶3万千米，消耗 (选填“燃烧相 汽油2t,这些汽油完全燃烧可以放出 同时间”或“全部燃烧”)后温度计示数的变化， J的热量.(q汽油=4.6×10J/kg) 来判断两种燃料的热值的大小.燃料燃烧， 4.(河北中考)天然气燃烧时将 能转化 转化为内能，用比热容 （选填 为 能.至少需要消耗 m3的 “大”或“小”)的液体可以使实验现象更明显. 天然气才能将质量为20kg、初温为20℃的水 (实验中液体没有沸腾) △九年级·全一册·物理·RJ河北专用 25