专题特训3 热学综合问题&实践 调研我国新能源汽车的发展-【通成学典】2026-2027学年九年级全一册物理拔尖特训(沪科版·新教材)

拔尖特训· 物理（沪科版）九年级 专题特训三 热学综合问题 雪西百 类型一热平衡■■■ 1.如图所示，甲、乙两容器中装有质量相同的水，水温分别为20℃和70℃，现将一温度为60℃的金 属球放入甲容器中，达到热平衡后水温升高到50℃，然后迅速取出金属球并放入乙容器中，达到 热平衡后乙容器中水温为（不考虑热量散失以及水的质量的变化） () A.65℃ B.62.5℃ C.60℃ D.55℃ 隔热材料 铝 铜 铝 甲 乙 分 乙 (第1题图) (第2题图) 2.[2026福州期中]将质量相等的铜块和铝块放入冰箱，使它们的温度降低到0℃，取出后，将铜块、 铝块再分别放入盛有质量相等、温度都是24℃的水中，如图所示，并将容器用隔热材料密封，一段 时间后温度稳定，同时测量甲、乙两容器中水的温度，分别是21℃和18℃；忽略热量损失，则△铜 △t铝，C铜 c铝。（选填“大于”“小于”或“等于”） 类型二炉子的热效率■■■ 3.[2026西安期中]某次，在1个标准大气压下，小华利用燃气灶烧水，壶中盛有初温为20℃的水， 如图甲所示。烧水前，他观察到燃气表的示数如图乙为245.05m3,水恰好烧开时，他观察到燃气 表的示数如图丙所示，烧水时燃气灶的加热效率为40%。已知燃气的热值为4.2×10J/m3,水 的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，则下列说法正确的是 () 燃气表m3 燃气表m 0024505 00245▣0 丙 (第3题图) A.燃气燃烧不充分时，其热值会变小 B.消耗的燃气完全燃烧放出的热量为2.1×10J C.壶中的水吸收的热量为8.4×105J D.壶中水的质量为2kg 4.[2025枣庄台儿庄模拟]用燃气灶给50kg的30℃的水加热，完全燃烧0.8kg煤气，该燃气灶的效 率为50%，已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×10J/kg:0.8kg煤气完 全燃烧放出的热量为 J,1个标准大气压下，可使水的温度升高到 ℃。 5.[2025眉山仁寿期末]新型节能燃气灶能够提高热效率、减少能源消耗和环境污染。旧燃气灶将 5kg的20℃的水加热到100℃，消耗了0.14m3的天然气。天然气的热值q取4×10J/m3,水 的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)，求： (1)水吸收的热量。 (2)假设0.14m3的天然气完全燃烧，燃气灶烧水的效率。 30 第十四章内能与热机 (3)如果新型燃气灶的效率能够提升到70%，还将5kg的20℃的水加热到100℃，可以节省的天 然气的体积。 ■■■■类型三热机效率■■■ 6.[2025临沂期中]某款无人驾驶汽车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶10min,消 耗汽油1.5kg。假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为30%，已知汽油的热值为4.6×10J/kg,g 取10N/kg。下列说法中正确的是 () A.该汽车在这段平直的公路上匀速行驶的路程为720km B.汽油完全燃烧放出的热量为6.9×108J C.该汽车匀速直线行驶过程中，所受的阻力为1725N D.该汽车匀速行驶过程中，汽车发动机的功率为3.45×103W 7.[2026长春朝阳期末]一架参加长春航展的飞机匀速直线航行10min,消耗航空燃油0.675t,飞机 发动机的功率为2.25×10W。消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是 J;发动机的效 率是 %(航空燃油的热值为4×10J/kg)。 8.新情境科技成就混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点。某新 型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量。当需要高速行驶或蓄电池电能 过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电。所受阻力与车速的关系如 图所示。在某次测试中，蓄电池储存的电能为5.12×108J,由内燃机提供能量，汽车以50km/h 的速度匀速直线行驶了0.5h,同时蓄电池的电能增加了10%。 拔 (1)求汽车牵引力做的功。 尖微课 (2)若所用燃料的热值为4.5×10？J/kg,测试过程中消耗8kg燃料（假设燃料完全燃 烧)，则放出的总热量是多少？ (3)求内燃机的效率。 f/N 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0102030405060v/(kmh') (第8题图) ●“答案与解析”见P13 31 拔尖特训·物理（沪科版）九年级 实践 调研我国新能源汽车的发展 1.[2025镇江丹阳期中]近几年来，国产新能源汽车发展较快，某款油电混动汽车部分信息如图所 示。某次测试，测试员驾驶该车以72km/h的速度匀速直线行驶0.5h。(假设汽油完全燃烧，且 忽略蓄电池和电机的热损失，q汽迪=4.6×10？J/kg,g取10N/kg) (1)求测试中汽车通过的路程。 (2)测试中汽车受到的阻力为1000N,求驱动汽车行驶所需的能量E1。 (3)测试中驱动汽车所需的能量，其中1来自汽油燃烧；汽油燃烧放出热量（用Q油表示）的？2用 于汽车行驶和 (该横线中涉及的能量用E2表示)。 由上述分析可知：Q油×？2= (用题中所给的物理量符号表示)。 已知：71=65%，2=40%，E2=1.34×10J,求该次测试消耗的汽油质量m(写出完整解答过程)。 (4)在实际行驶过程中，利用以上所求的汽油质量，能否顺利完成测试？ (写理由)。 汽油机 提供动力 蓄电池一电动机 (第1题图) 2.汽车的广泛应用，促进了经济的繁荣，给社会生活带来了便利，但也带来了环境污染。我国十分重 视对汽车尾气排放的治理和控制，积极推进新能源汽车的发展。 (1)与燃油汽车相比，电动汽车在环保节能方面有什么优点？请至少列出2条。 (2)请从节能、减排两个方面对燃油汽车提出技术改进设想。 3.[2025合肥瑶海期末]油电混合动力汽车是新型节能汽车，这种汽车在内燃机启动时，可以给车提 供动力，同时也给动力蓄电池组充电，如图所示为我国自行研发生产的新能源混合动力汽车，行 驶之前其所用的蓄电池组储存的电能是1.0×108J,若该车匀速直线行驶了40km,此时所受平均 阻力为900N,蓄电池的电能也增加了12%，内燃机共消耗燃油3kg。则：(q油=4.6×10'J/kg) (1)该汽车此次行驶中，若燃油完全燃烧可放出多少热量？ (2)该汽车行驶中牵引力做了多少功？ (3)该汽车内燃机的效率是多大？（结果百分号前保留一位小数） (第3题图) 32 >“答案与解析”见P144.1kg的汽油完全燃烧时放出的热量为4.6×10J 4.6×10°J 〔解析)汽油的热值为4.6×107J/kg,其热值的物理意义 为1kg的汽油完全燃烧时放出的热量为4.6×10J。10g 汽油完全燃烧时所产生的热量Q=mg=0.01kg×4.6× 10J/kg=4.6×10J. 5.D柴油机的效率比汽油机的效率高，主要是因为柴油 机在压缩冲程中，压缩的程度比汽油机大，燃烧更充分，燃 气产生的压强更大，温度更高。故选D。 6.A热机的大量使用，会造成噪声污染和空气污染，A 正确。 7.小于大于 C解析)由图可知，A、B质量相同时，QA<QB,根据g Q可得，g4<q,即A燃料的热值小于B燃料的热值：若 A、B燃料质量相等，且都完全燃烧，根据Q数=g可知， QA<QB,即B放出的热量大于A放出的热量。 8.1.05×1054.2×10 C解析)水吸收的热量Qs=c*=4.2X103(J/kg·℃)× 2kg×(75℃-25℃)=4.2X10J,根据一×100%可 知，天然气完全燃烧放出的热量Q,-Q=4.2X10」 40% 1.05×10小，则天然气的热值g=Q=1.05×10J V 0.025m° 4.2×107J/m3. 9.30%2.76×10 〔解析)热机效率是指用来做有用功的那部分能量和燃料 完全燃烧放出的能量之比，由图可知，输出有用功所占比 例为100%一33%一28%一9%=30%，即该热机的效率为 30%:这些燃油完全燃烧，释放的热量Q粒=Vg=2IX W 4.6X10J/1.=9.2X10J,由7Q。×100%得，牵引力做 的功W=Q数7=9.2×10J×30%=2.76×10J。 10.(1)B(2)质量质量(3)煤油(4)有热量损失 〔解析)(1)为了利用灯的外焰给烧杯充分加热，安装器材 时需要先固定B的位置，再调整A的位置。(2)为了保证 实验结论的可靠性，需要控制煤油和菜籽油的质量及烧杯 中水的质量和初温相同。(3)分析表格数据可知，图甲中 杯内水的温度升高得较多，即图甲中灯燃烧产生的热量 多，所以煤油的热值大。(4)由于给水加热时有热损失，因 此根据Qs=cm(t一t。)计算出水吸收的热量要比煤油完 全燃烧放出的热量小，利用这个热量计算出煤油的热值， 要比课本中给出的煤油热值偏小。 11.解：(1)这次行程行驶路程为700km,则消耗的汽油体 积V=4L/100km×700km=28L=2.8×101cm,汽油密 度p=0.75g/cm3,则这次行程消耗的汽油质量m=pV= 0.75g/cm3×2.8×10cm3=2.1×10g=21kg,消耗的汽 油完全燃烧能放出的热量Q数=mg=21kg×4.5× 10J/kg=9.45×10J(2)发动机的热机效率为46%， 则发动机牵引力做的有用功W有=Q放=46%×9.45× 10J=4.347×10°J,由W有=Fy可得，发动机产生的牵引 力F=W=4,347X10J=621N(3)消耗氢能源 700×103m 1.6kg放出的热量Q'=m'q室=1.6kg×1.4×10°J/kg= 2.24×10J,该车匀速行驶100km的路程时，做的有用功 W有'=F's'=1120N×100×103m=1.12×10J,则该氢 能源汽车的发动机效率)= 上有X100%-1.12X101 2.24×10°J 100%=50%,该氢能源汽车的发动机效率比该国产品牌汽 车高△7=7-7=50%-46%=4%；国家大力推广氢能源 汽车的意义是氢能源燃烧产物是水，对环境没有污染等合 理答案均可 专题特训三热学综合问题 1.D当将金属球放人甲容器中时，金属球放出的热量与 水吸收的热量相等，即Q全=Q水；设金属球的质量为m全、 比热容为c全，水的质量为m水、比热容为c水，则有c全m全· (60℃-50℃)=cm*(50℃-20℃)，化简得m本= Cm金 当将金属球放人乙容器中时，乙容器中的水放出日 量与金属球吸收的热量相等，即Q'=Q全'，由于甲、乙容 器中水的质量相等，又是同一个金属球，达到热平衡时两 者共同的温度为t,则有cm水·(70℃一t=c全m全(t一 50℃)，解得t=55℃，故D正确 2.大于小于 〔解析)由题意及热传递的条件可知，铜块温度升高了 21℃，铝块升高了18℃，故△1>△t相。甲容器中水放出 的热量Q,=Q氧=c水m*△t1=c水m水×(24℃一21℃) cm×21℃，乙容器中水放出的热量Q2=Q:= c水m*△t2=c本m水X(24℃一18℃)=cnaX18℃，m= m格，故由以上两式可得Q<Q侣，C精<C相。 3.C热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质 量和燃烧情况等无关，因此燃气燃烧不充分时，其热值不 变，故A错误：烧水所消耗的燃气V=245.10m3一 245.05m3=0.05m3,则消耗的燃气完全燃烧放出的热量 Q数=Vg=0.05m3×4.2×10J/m3=2.1×10J,故B错 误；壶中的水吸收的热量Qs=Q数=40%×2.1×10J= 8.4×10J,故C正确；在1个标准大气压下，水的沸点为 100℃，由Qe=(cm4可知，水的质量m=Qe= c△t 8.4×10J 4.2X102J/(kg·℃)×(100℃-20℃)=2.5kg,故D 错误。 4.3.36×107100 〔解析)煤气完全燃烧放出的热量Q数=gm#气=4.2× 10JkgX0.8g=3.36×10J:根据y8×10%可 得，水吸收的热量Q=7Q拉=50%×3.36×10J= 1.68X10J:由Qs=cm△得，水升高的温度△Y=QE= cn水 4.2X10J/(kg·℃)×50ke-80℃：理论上水的温度升 1.68×10J 高到t=30℃+80℃=110℃，因为1个标准大气压下水 的沸点为100℃，因此实际上水的温度升高到100℃。 5.解：(1)水吸收的热量Q=cm(t一t)=4.2× 103J/(kg·℃)×5kg×(100℃-20℃)=1.68×10J (2)天然气完全燃烧所放出的热量Q数=Vg=0.14mX Q压X 4×10J/m=5.6×10J:此燃气灶的热效率7一 100%=:68X10」×100%=30%(3)如果将燃气灶的 5.6×10J 效率提升到70%，放出的热量Q'-Q=1.68×10」 70% 2.4×10J,天然气的体积V=Q数=24X10】 94×10'J/m 0.06m3,节约的体积△V=V-V=0.14m3-0.06m3= 0.08m°。 6.C该汽车在这段平直的公路上匀速行驶的路程s= W=72km/bX号h=12km,故A错误：汽油完全燃挠放出 的热量Q数=mg=1.5kg×4.6×10J/kg=6.9×107J,故 B错误；该汽车发动机做的有用功W=Qr7=6.9×10J× 30%=2.07×10J,汽车行驶速度v=72km/h=20m/s, 行驶的时间t=10min=600s,该汽车的输出功率P= W_2.07X10J=3.45X10w,汽车匀速行驶，F=f,故 600s 由p-”--Fm=f0可知，f=P-3.15X10W tt 20m/s 1725N,故C正确、D错误。 7.2.7×10050 〔解析)根据Q拉=mg可得，燃油完全燃烧放出的热量 Qm=mg=675kg×4×107J/kg=2.7×100J;根据P= 可得，飞机发动机10min内输出的有用功W有=P= t 2.25×107W×10×60s=1.35×101"J;根据热机效率公式 可得，发动机的效率一Q =W×100%=:35X10」× 2.7×10"J 100%=50%。 &解：1由公式u=得s==50kmh×Q.5h= 25km=2.5×10m。由图像可知，汽车速度为50km/h 时，所受阻力为4000N,由于汽车匀速直线行驶，牵引力等 于阻力，汽车牵引力做的功W幸=Fs=4000N×2.5× 10'm=1×10°J(2)燃料完全燃烧放出的总热量Q= mg=8kg×4.5×10J/kg=3.6×10°J(3)电能增加 W电=5.12×10J×10%=5.12×10J,内燃机的效率7 W=w×100%=1X10J5,12X101×100%-42% Q 3.6×10J 实践调研我国新能源汽车的发展 1.解：(1)测试中汽车通过的路程s=t=72km/hX 0.5h=36km(2)汽车匀速行驶，所以汽车所受的牵引 力与阻力是一对平衡力，大小相等，测试中汽车受到的阻 力为1000N,则汽车所受的牵引力F=f=1000N;汽车 行驶的路程为36km,则驱动汽车行驶所需的能量E,= W=Fs=1000N×3.6×10m=3.6×10J(3)为蓄电 池充电的能量E271E,+E2已知2=40%，E2 1.34×10J,则汽油燃烧放出热量Q=B,+B 72 65%×3.6×10J+1.34X10J=9.2X10J,由Q=mg 40% 可得，该次测试消耗的汽油的质量m=Q生 9汽油 9.2×10J =2kg(4)用计算的汽油质量不能完成测 4.6×10J/kg 试，实际中汽油不可能完全燃烧，按照汽油的热值计算的 质量偏小 〔解析)(3)已知汽油燃烧放出热量Q速的2用于汽车行 驶和E2,而汽车行驶所需的能量为E1,所以Q速×2= 71E1十E2。 2.解：(1)减少污染物的排放；能源利用效率相对较高（合 理即可)(2)节能方面：采用更先进的燃油喷射技术，使 燃油能更充分地燃烧；减排方面：升级催化转化器，让尾气 中的有害物质能更有效地转化为无害物质（合理即可） 〔解析)(1)电动汽车不直接排放尾气，能有效减少一氧化 碳、氮氧化物等污染物的排放，对改善空气质量有积极作 用；电动汽车的能源利用效率相对较高，且可使用来源较 为广泛的电能，若使用可再生能源（如太阳能、风能等）发电 来为电动汽车供电，能进一步降低对传统化石能源的依 赖，更加节能环保。(2)节能方面：可以改进发动机的燃烧 效率，比如采用更先进的燃油喷射技术，使燃油能更充分 4 地燃烧，减少燃油的浪费，从而达到节能的目的：减排方 面：优化尾气处理装置，例如升级催化转化器，让尾气中的 有害物质（如一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等）能更有 效地转化为无害物质（如二氧化碳、氮气、水等），降低污染 物的排放。 3.解：(1)燃油完全燃烧放出的热量Q做=q油m=4.6× 10J/kg×3kg=1.38×108J(2)因为汽车匀速直线行 驶，所以牵引力F=f=900N,该车匀速直线行驶的路程 s=40km=4×101m,汽车行驶中牵引力所做的功W F=900N×4×10m=3.6×107J(3)蓄电池增加的电 能W=1.0×10J×12%=1.2×10J,汽车内燃机的效率 7-w+w×10%=36×1012X10J×100%≈ Q拉 1.38×108J 34.8% 第十四章拔尖自主测评 1.C热值是燃料的一种特性，酒精质量增加，酒精的热值 不变，故A错误；比热容是物质的一种特性，酒精质量增 加，酒精的比热容不变，故B错误；酒精的热值为3.0× 10J/kg,意义是完全燃烧1kg酒精可放出3.0×10J的 热量，故C正确；酒精的比热容为2.4×103J/(kg·℃)，意 义是1kg酒精温度升高（或降低）1℃需要吸收（或放 出)2.4×103J的热量，故D错误 2.D一切物体在任何情况下都有内能，即0℃的物体内 能一定不为零，故A错误：物体的内能增加可能是从外界 吸收热量，也可能是外界对物体做功，故B错误；发生热传 递时，热量总是从温度高的物体转移到温度低的物体，内 能大的物体温度不一定高，故C错误；晶体熔化和液体沸 腾时，物体不断吸收热量，但是温度不变，故D正确。 3.C切割石头，锯片发热，克服摩擦做功，通过做功的方 式改变物体的内能；钻木取火，克服摩擦做功，通过做功的 方式改变物体的内能；冬天吃冰激凌感觉冷，通过热传递 的方式改变物体的内能；铁锤敲打铁块，铁块变烫，通过做 功的方式改变物体的内能。C选项与其他三项改变内能的 方式不同。 4.C由图示知，废气带走了很大一部分的能量，所以减少 该部分的能量损失是提高热机效率的有效手段，故A正 确；冷却水带走的热量仅次于废气带走的热量，所以冷却 水能量的二次利用可以提高能量的利用率，故B正确：热 机的效率是指有用功与燃料完全燃烧放出的热量之比，与 做功多少、工作时间无关，故C错误；该汽油机的热机效率 ”=100%-33%一30%一7%=30%，故D正确。 5.D活塞弹出时，酒精气体对外做功，内能减小，温度降 低，故A错误；电子打火器的作用相当于汽油机中的火花 塞，故B错误；酒精燃烧过程是化学能转化为内能，故C错 误；活塞飞出过程中能量转化情况与汽油机的做功冲程相 同，都为内能转化为机械能，故D正确。 6.B甲、乙两种液体质量相等，因使用相同的酒精灯加 热，在相同时间内甲、乙两种液体吸收的热量相同，由图像 可知，初温相同，在相同时间内温度变化较大的是甲，由吸 热公式Q=m少得c一品甲的比热容较小，乙的比热 容较大，根据Q=cm△，质量相同的甲、乙液体降低相同的 温度，乙放热多，作为供暖效果较好。 7.D由图可知，图像为晶体熔化和凝固时的温度与时间 关系的图像；在0~t,时间段，该物体的温度由T,升高至 T2,物体的比热容为c,物体吸收的热量Q,=cm(T2一 T,),在t,~t2时间段，物体熔化的过程继续吸收热量，所 以0~t2时间段，该物体吸收的热量大于cm(T2一T,),故 A错误；由图可知，该物体在t2~t时间段，均处于液态， 物体的状态不变，其比热容不变，故B错误：由于该物体熔 化过程中吸收的热量等于液态该物质凝固过程中放出的 热量，在t,~t时间段，该物体放出的热量等于在t1~ t2时间段吸收的热量，该物体在t,~t2时间段吸收的热量 为Q2,由题意知物体在相同时间内吸收的热量相等，即 09,解得Q.=mT一T),-,放C错误， tz-t t t 由图可知，该物体在t~t。时间段处于固态，该物体在0~ ,时间段也处于固态，物体的状态相同，比热容相同，故D 正确 8.B初温相同的两块金属甲、乙吸收了相同热量，甲的末 温比乙的低，说明吸收相同的热量，甲温度变化比乙温度 变化慢，由此可知，初温相同的甲、乙放出相同热量，甲、乙 温度都降低，由于甲温度变化比乙温度变化慢，所以甲的 未温比乙的末温高，但由于不知道甲、乙两块金属的质量 关系，所以无法判断甲、乙的比热容哪一个大，故A、C、D不 符合题意，B符合题意。 9.①热传递②不一定 〔解析)改变内能的方式：做功和热传递；做功是能量的转 化，热传递是能量的转移：同一物体，温度升高（或降低），内 能一定增加（或减少）：但内能增加（或减少），温度不一定升 高（或降低），如晶体熔化时，吸收热量，内能增加，温度 不变。 10.做功热传递 〔解析)嫦娥五号以接近11.2km/s的速度冲入地球大气 层，克服摩擦做功，内能增加，温度升高，这是通过做功的方 式改变了它的内能；返回舱落回地面后，工作人员给它全 身贴满暖宝宝，这是通过热传递的方式改变返回舱的内能。