第12章 机械能和热能 科学思维进阶：热学问题 专项练习 -2026-2027学年苏科版物理九年级上学期

第十二章 机械能和内能 科学思维进阶：热学问题 新课标研读 用学科方法学习学科知识是发展学生核心素养的有效手段。编者将带你运用物理知识和物理思维梳理内能及内能利用背后的物理过程，打通能量的吸收与释放及其效率问题产生的物理逻辑，提升知识与方法的迁移应用能力。 题阶一：物质的吸热能力(热量的相关计算) 质量为2kg的水温度升高10℃，求水吸收的热量 [水的比热容 考向 1 正向设问——求Q吸 1 相等质量的铜块、铝块它们的温度分别从 升高到30℃，吸收热量较多的是 。 2 质量相同的两物体，比热容之比为1：2，升高的温度之比为3：2，则它们吸收的热量之比为 。 3 给智能电热水壶内2.5L的水加热，当水温升高 时，水吸收的热量 4 质量为2kg的水从室温25℃加热至沸腾(标准大气压下)，则水吸收的热量 5 将盛有凉牛奶的瓶子放在热水中(如图甲所示)，这是通过 的方式改变牛奶的内能，图乙是250g牛奶与热水的温度随时间变化的图像，由图乙可知牛奶最后达到 则在加热过程中牛奶吸收的热量为 考向 2 反向推理——求c 6 一质量为2kg的金属块，被加热到 后，立即投入质量为2kg，温度为 的水中，不与外界发生热量交换，最终水的温度升高到 该金属的比热容为 J. 考向 3 反向推理————求m 7 将500g温度为 的热水加入温度为15℃的冷水中，热平衡后，水的温度是25℃，则原来冷水的质量是 kg。(不与外界发生热量交换) 考向 4 反向推理————求△t、t初或t末 8 质量为2kg、初温为20℃的水，吸收 的热量，末温是 ℃ 9 在一标准大气压下，温度为40℃，质量为2kg的水吸收 的热量，水的温度会升高到 ℃. 题阶二：通过热传递转移能量(热量利用的相关计算) 用炉子烧水，把5kg水从 加热至 用掉500g的燃料，已知水的比热容为 燃料的热值为 求此过程中： (1)水吸收的热量为 J. (2)燃料放出的热量为 J. (3)炉子的加热效率为 。 考向 1 正向设问————求η 1如用太阳能热水器加热。已知太阳能热水器在冬季0.55 h的有效日照时段里，能将5 L、18 ℃的水加热到 若所在地区太阳能辐射到地面的平均能量 (即平均每平方米每秒太阳辐射能量为 太阳能热水器的面积为 则该太阳能热水器的效率为 。(结果保留到0.1%) 考向 2 反向推理————求m燃料、V燃料或q燃料 如果用含0.7kg生物航空煤油的装置给水加热，可将5kg的水从 加热到 该加热装置的热效率为30%。则生物航空煤油的热值为 J/kg. 3 如果用天然气灶将5kg 的水从 加热到 若天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收，烧开这壶水需要 m3 天然气。 考向 3 反向推理——求△t或c 小明用图甲所示的装置测量某种物质的比热容。他取200g的该物质加热，酒精灯平均每分钟消耗0.22g酒精，根据测得的数据绘制了该物质温度随时间变化图像，如图乙所示。已知该装置的加热效率为35%，酒精的热值 求：(假设酒精完全燃烧) (1)0~20 min酒精灯放出的热量为 J. (2)0~20 min 200g物体吸收的热量为 J. (3)该物质的比热容为 J/( ). 题阶三：通过做功转化能量(热量利用的相关计算) 某型号车在测试时，在一段平直的公路上匀速行驶了5.6km，受到的阻力是 消耗汽油 (假设汽油完全燃烧)。若汽油的密度 热值q取 求： (1)该车行驶5.6km消耗汽油的质量为 kg。 (2)该车行驶5.6km消耗的汽油完全燃烧放出的热量为 J. (3)该车牵引力做的功为 J. (4)已知热机效率 (式中 W 为热机在某段时间内对外所做的功，Q为它在这段时间内所消耗的汽油完全燃烧所产生的热量)，则该车的热机效率约为 。(结果保留到0.1%) 考向 1 正向设问——求η 当汽车行驶在一段斜坡路上，从坡底以5m /s的速度匀速行驶2m in到达坡顶，行驶过程中汽车的输出功率保持45 kW不变，消耗500g汽油。汽油的热值q取 求： (1)汽车发动机做的有用功。 (2)汽油完全燃烧释放的热量。 (3)汽车发动机的效率。(结果保留到0.1%) 考向 2 反向推理————求 W有用、P、F或f、s、v 2小明爸爸开汽车出去自驾游，假设匀速行驶了240 km，消耗汽油12kg，在这个过程中汽油机的效率为30%。汽油的热值q取 求： (1)12 kg汽油完全燃烧放出的热量。 (2)汽车发动机输出的有用功。 (3)汽车匀速行驶过程中所受的阻力。 3 某车的油箱最大可加40kg汽油，它行驶时所受阻力的大小与速度的关系见下表。已知汽车发动机汽油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%。汽油的热值q取4.6×10⁷J/ kg,求: 速度 10 20 30 40 阻力f/N 30 (1)当汽车以30m/s的速度匀速行驶时，发动机的输出功率。 (2)油箱中加满汽油，这些汽油完全燃烧获得的能量。 (3)汽车油箱加满汽油，并且以30m/s的速度行驶时，汽车的最长行驶时间。(结果保留整数) 考向 3 反向推理————求m 4若某车油箱里有30kg汽油，小王驾车沿高速公路行驶300 km。假设该车是匀速行驶，且受到的阻力为920 N，该车的效率为30%，汽油的热值q取 求： (1)该车牵引力所做的功。 (2)油箱中汽油完全燃烧释放的热量。 (3)通过计算说明汽车行驶途中是否需要加油。 第十二章 机械能和内能 科学思维进阶：热学问题 答案 新课标研读 用学科方法学习学科知识是发展学生核心素养的有效手段。编者将带你运用物理知识和物理思维梳理内能及内能利用背后的物理过程，打通能量的吸收与释放及其效率问题产生的物理逻辑，提升知识与方法的迁移应用能力。 题阶一：物质的吸热能力(热量的相关计算) 质量为2kg的水温度升高10℃，求水吸收的热量 [水的比热容 考向 1 正向设问——求Q吸 1 相等质量的铜块、铝块它们的温度分别从 升高到30℃，吸收热量较多的是 铝块 。 2 质量相同的两物体，比热容之比为1：2，升高的温度之比为3：2，则它们吸收的热量之比为 3：4 。 3 给智能电热水壶内2.5L的水加热，当水温升高 时，水吸收的热量 4 质量为2kg的水从室温25℃加热至沸腾(标准大气压下)，则水吸收的热量 5 将盛有凉牛奶的瓶子放在热水中(如图甲所示)，这是通过热传递的方式改变牛奶的内能，图乙是250g牛奶与热水的温度随时间变化的图像，由图乙可知牛奶最后达到 则在加热过程中牛奶吸收的热量为 考向 2 反向推理——求c 6 一质量为2kg的金属块，被加热到 后，立即投入质量为2kg，温度为 的水中，不与外界发生热量交换，最终水的温度升高到 该金属的比热容为 考向 3 反向推理————求m 7 将500g温度为 的热水加入温度为15℃的冷水中，热平衡后，水的温度是25℃，则原来冷水的质量是 2.5 kg。(不与外界发生热量交换) 考向 4 反向推理————求△t、t初或t末 8 质量为2kg、初温为20℃的水，吸收 的热量，末温是 9 在一标准大气压下，温度为40℃，质量为2kg的水吸收 的热量，水的温度会升高到 题阶二：通过热传递转移能量(热量利用的相关计算) 用炉子烧水，把5kg水从 加热至 用掉500g的燃料，已知水的比热容为 燃料的热值为 求此过程中： (1)水吸收的热量为 (2)燃料放出的热量为 (3)炉子的加热效率为 10% 。 考向 1 正向设问————求η 1如用太阳能热水器加热。已知太阳能热水器在冬季0.55 h的有效日照时段里，能将5 L、18 ℃的水加热到 若所在地区太阳能辐射到地面的平均能量 (即平均每平方米每秒太阳辐射能量为 太阳能热水器的面积为 则该太阳能热水器的效率为15.2%。(结果保留到0.1%) 考向 2 反向推理————求m燃料、V燃料或q燃料 如果用含0.7kg生物航空煤油的装置给水加热，可将5kg的水从 加热到 该加热装置的热效率为30%。则生物航空煤油的热值为 3 如果用天然气灶将5kg 的水从 加热到 若天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收，烧开这壶水需要 天然气。 考向 3 反向推理——求△或c 小明用图甲所示的装置测量某种物质的比热容。他取200g的该物质加热，酒精灯平均每分钟消耗0.22g酒精，根据测得的数据绘制了该物质温度随时间变化图像，如图乙所示。已知该装置的加热效率为35%，酒精的热值 求：(假设酒精完全燃烧) (1)0~20 min酒精灯放出的热量为 (2)0~20 min 200g物体吸收的热量为 (3)该物质的比热容为 题阶三：通过做功转化能量(热量利用的相关计算) 某型号车在测试时，在一段平直的公路上匀速行驶了5.6km，受到的阻力是 消耗汽油 (假设汽油完全燃烧)。若汽油的密度 热值q取 求： (1)该车行驶5.6km消耗汽油的质量为 1.2 kg。 (2)该车行驶5.6km消耗的汽油完全燃烧放出的热量为 (3)该车牵引力做的功为 (4)已知热机效率 (式中 W 为热机在某段时间内对外所做的功，Q为它在这段时间内所消耗的汽油完全燃烧所产生的热量)，则该车的热机效率约为 30.4% 。(结果保留到0.1%) 考向 1 正向设问——求η 当汽车行驶在一段斜坡路上，从坡底以5m /s的速度匀速行驶2m in到达坡顶，行驶过程中汽车的输出功率保持45 kW不变，消耗500g汽油。汽油的热值q取 求： (1)汽车发动机做的有用功。 (2)汽油完全燃烧释放的热量。 (3)汽车发动机的效率。(结果保留到0.1%) 解：(1)汽车行驶的时间 输出功率 有用功 (2)消耗汽油的质量m=500g=0.5kg, 汽油完全燃烧放出的热量 (3)汽车发动机的效率 考向 2 反向推理————求 W有用、P、F或f、s、v 2小明爸爸开汽车出去自驾游，假设匀速行驶了240 km，消耗汽油12kg，在这个过程中汽油机的效率为30%。汽油的热值q取 求： (1)12 kg汽油完全燃烧放出的热量。 (2)汽车发动机输出的有用功。 (3)汽车匀速行驶过程中所受的阻力。 解：(1)2kg汽油完全燃烧放出的热量 (2)汽车发动机输出的有用功 (3)汽车匀速行驶路程 牵引力 根据二力平衡条件，汽车匀速行驶过程中所受的阻力f=F=690 N。 3 某车的油箱最大可加40kg汽油，它行驶时所受阻力的大小与速度的关系见下表。已知汽车发动机汽油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%。汽油的热值q取4.6×10⁷J/ kg,求: 速度 10 20 30 40 阻力f/N 30 (1)当汽车以30m/s的速度匀速行驶时，发动机的输出功率。 (2)油箱中加满汽油，这些汽油完全燃烧获得的能量。 (3)汽车油箱加满汽油，并且以30m/s的速度行驶时，汽车的最长行驶时间。(结果保留整数) 解：(1)当汽车以30m/s的速度匀速行驶时，发动机的牵引力F=f=2.7×10⁷N, 发动机的输出功率 (2)油箱加满油时，汽油的质量m=40kg， 这些汽油完全燃烧放出的热量 10⁹J。 (3)汽车能做的最大有用功 汽车的最长行驶时间 考向 3 反向推理————求m 4若某车油箱里有30kg汽油，小王驾车沿高速公路行驶300 km。假设该车是匀速行驶，且受到的阻力为920 N，该车的效率为30%，汽油的热值q取 求： (1)该车牵引力所做的功。 (2)油箱中汽油完全燃烧释放的热量。 (3)通过计算说明汽车行驶途中是否需要加油。 解：(1)该车匀速行驶，牵引力F=f=920N, 行驶的路程 牵引力做的功 (2)油箱中汽油完全燃烧放出的热量 10⁹J。 (3)汽油完全耗尽时汽车所做的有用功 故行驶途中不需要加油。 学科网（北京）股份有限公司 $