综合与实践(一) 内能及其利用-【名师学案】2025-2026学年新教材九年级上册物理分层进阶学习法（人教版2024）

综合与实践（一）内能及其利用 1.(2024·陕西)某高校科研人员根据西藏地区 水获得的内能是多少？这些内能，一方面 太阳辐射强、供暖周期长等特点，为藏区某县 通过蓄水箱对用户全天持续供暖，另一方 设计了太阳能供暖蓄热系统。该系统由集 面使得蓄水箱内水的温度最终升高了 热、蓄热和供暖三部分组成，其基本工作过程 10℃。请分析计算该蓄水箱的容积至少 如图所示。集热板白天接收太阳辐射时，其 是多少？ 内部水温升高，然后通过热交换器，使蓄水箱 (3)假设该县城用户均采用地暖供热。根据 内水温升高，再通过水泵将热水送入用户。 地暖供热标准，用户的进水温度不低于 集热板无法供热时，蓄水箱与热交换器之间 40℃。若这一天持续供暖结束后，蓄水 阀门关闭。晴天时，集热板获得的内能不仅 箱水温为48℃，接下来为连续阴雨天气， 能满足县城用户全天24小时的取暖需求，同 请你通过计算分析，蓄水箱储存的内能是 时富余的内能可储存在蓄水箱中，用以解决 否还能为县城用户按标准持续供暖3天 阴雨天集热板无法供热的问题，实现“不用 (计算结果保留一位小数)？ 煤，不用气，不用电，温暖整个县城千家 万户！ 集热 蓄热 供暖 太阳能集热板热交换器 供暖管道 H H 蓄水箱 用户 同学们用所学初中物理知识对该系统某一天 的数据进行了简单的分析，为便于计算，工作 过程和相关数值均做了简化处理，如表所示。 不计集热板到蓄水箱之间的管道、热交换器 的热损失[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)， 水的密度为1.0×103kg/m3]。 集热板每小时、 蓄水箱全天持续供暖 每平方米接收 集热板 输出能量（含用户得 的太阳辐射 面积 到的内能、蓄水箱和 能量 供暖管道的热损失) 2.【跨学科实践·物理学与社会发展】(2025· 3×106J 4×10￥m 1.74×101J 信阳二模)我国自主研制生产的环保混合动 (1)同学们查阅资料了解到，在西藏地区选用 力实验汽车启动时，内燃机不工作，车内蓄电 该系统供热的原因之一是：藏区海拔高， 池输出能量；当高速行驶或蓄电池储存电能 大气压强 （选填“大”或“小”)，空气 过低时，内燃机启动，既可以向车轮输出能 密度小，蓄水箱对流散热慢。 量，同时可以向蓄电池充电；当车辆需要全力 (2)若这一天光照时长为10h,集热板将光能 加速时，内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出 转化为热能的效率为60%，则集热板中的 能量。测试人员驾驶该车在平直公路上以 27 九年级物理·上册 50km/h的速度匀速行驶1h,观察仪表盘， 车发动机的效率越来越受到人们的重视。大 发现这段时间内燃机消耗燃油10kg,蓄电池 多数家用汽车的发动机均为汽油机，它把汽 储存的能量由最大值的60%增大至最大值。 油燃烧释放的内能部分转化成机械能，再通 该车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图 过传动机构将动力传给车轮使汽车行驶。发 甲所示。蓄电池储存的最大能量为 动机的效率是汽车的经济性能指标之一。 1.0×108J,蓄电池额定功率为25kW。(汽 家提供的某汽车出厂的部分参数如下： 油的热值为4.6×107J/kg) ①实验数据：汽车在平直公路上以80km/h ↑△W/103J 3000 的速度匀速行驶时，耗油量大约为10L/100 2500 400--------- 2000 km,发动机输出功率为46kW;测该汽车行 1500 225---- 驶100km,发动机对汽车做的功是多少？ 1000 500 100F 25- ②使用燃料：92#汽油[热值为4.6×10J/ 0102030405060 05101520 v/(km·h △v/(m·s) kg,密度约为0.75g/cm3]。 甲 请用以上参数推算出在测试条件下，该汽车 (1)该混合动力汽车的内燃机是一台单缸四 发动机的效率约为多少？ 冲程汽油机，汽油机工作时，实现内能转 ③武汉汽车保有量在迅速增长，消耗燃油量 化为机械能的是 冲程，若飞轮转 也就迅速增长。每辆汽车每年耗油1.8t,汽 速是1800r/min,则每秒完成 个工 车内燃机的效率平均值取30%，如果能把内 作循环。 燃机效率提高2%，武汉城区汽车数量按160 (2)在此测试过程中，该车牵引力做的功是 万辆来计算，每年可以节约多少燃油。 J。在交通运输中，常用“客运效 率”来反映交通工具的某项效能，“客运效 率”指每消耗单位能量时对应的载客数和 行驶路程的乘积，即客运效率=（人数× 路程)÷消耗能量。1人骑电动自行车， 每消耗106J的能量可行驶20km,则此 电动自行车与这辆汽车（测试过程车内有 2人)的客运效率之比是 (3)该车制动减速的过程中，机械能转化为电 能和内能，当该车在平直轨道上制动减速 时，转化的电能W与内能W2之比为9： 16,如图乙是机械能的变化量△W与速度 变化量△o的关系图像，若该车从22m/s 开始减速，转化的电能为3.6×10J,则该 车的速度将会减小到m/s。 3.【新中考·探究与实践】(2025·周 口一模)目前“节能减排”已引起全 球的关注。如何减少能耗，提高汽 助学助款优质高数28×100% m9k=10kg×4.6×10J/kg=4.6X10J,汽车发动机的效率7一Q 1.4904X10」×100%=32.4%。 4.6×108J 综合与实践（一）内能及其利用 1.(1)小(2)解：集热板每小时、每平方米接收的太阳辐射能量为3×10J;集 热板的光热转化效率为60%，集热板中的水获得的内能Q=PSt=60%×3× 10°J/(h·m)×10h×4×10m2=7.2×10加J;蓄水吸收的热量Q=Q-E= 7.2×10J-1.74×10J-5.46×10J:水的质量m= 4.2X10J/(kg·C)X10℃=1.3X102kg;水箱容积V=m=,1.3X10kg 5.46×1011J p1.0×103kg/m =1.3×10m;(3)水箱中水降低温度可以放出的热量Q=cm△t=4.2×103J/ (kg·℃)×1.3×10kg×(48℃-40℃)=4.368×101J;可以供暖的天数1 1.74X0≈2.5天，不能满足3天的要求。 4.368×101J 2.(1)做功15(2)1×108 92:1(3)123解：①根据。-产知，行驶100k如的时间：1=音-309 100km 1.25h=4500s;发动机做的功：W=Pt=46000W×4500s=2.07×10J;②在 一百公里内所用汽油的质量为：m=pV=0.75g/cm3×10×103cm3=7500g= 7.5kg,7.5kg汽油完全燃烧后释放的热量：Q=mq=4.6×10J/kg×7.5kg 3.45×10J汽车发动机的效率：7WX100%=号.07X10X100%=60%:③ 3.45×108J 内燃机效率提高2%，此时内燃机的效率：=十2%=30%+2%=32%，由7 _W=W五可得W有一9m,因为内燃机效率提高后有用功是相同的，所以每 Q做mg 辆汽车的有用功：nqm,=qm2,则m=卫m1,则每辆汽车每年节约燃油的质 2 量：4m=m-元=m是=m1-）-1.81X1-82=0,1251150 2 万辆车每年节约燃油的质量：1.6×10×0.1125t=1.8×10°1 第十五章电流和电路 第1节两种电荷 知识储备 1.摩擦轻小物体2.两正负3.排斥吸引4.库仑库C5.防止 利用 基础练 1.互相排斥越大不能2.B3.A4.BAA5.强得到负6.C 7.静电8.A9.D10.A11.带电吸引12.失去2×1023.2×10 13.A 早学先会 二极管电压表电流表电动机 第2节电流和电路 第1课时电流电路的构成 知识储备 1.定向移动2.正正负自由电子3.导体绝缘体4.用电器电源 基础练 1.D2.A3.正负4.C5.D6.DB7.A8.D9.C→DBAA →B 10.(1) (2) (3) 11.电源负 早学先会 微专题电荷移动方向和电流方向的辨析 【例】ABD 变式一摩擦起电从大地到机器变式二导体负 第2课时电路图与电路状态 知识储备 1.电路图3.不4.短 18