第50页 - 亮点给力提优课时作业本九年级物理江苏版

B

D

$1.61× 10^{5}$

机械

$25.5\%$

$0.0035$

不相等

$1.8×10^{6}$

酒精

石棉网

质量

温度计上

升的示数

消耗燃料的质量

【分析】
这是一道热学基础概念辨析题，我们可以按步骤逐一判断选项：首先回忆燃料燃烧的能量转化规律，判断A选项的正误；接着明确热值的物理属性，热值是燃料本身的固有特性，仅和燃料种类有关，和质量、总放热量无关，据此判断B、C选项；最后结合实际能量转化存在损耗的常识，判断D选项的能量转化描述是否成立，最终筛选出正确答案。
【解析】
我们逐个对选项进行分析：
1. 分析A选项：燃料燃烧的过程，是将燃料储存的化学能转化为内能，并非内能转化为化学能，因此A错误。
2. 分析B选项：热值是燃料的固有特性，只与燃料的种类有关，和燃料的质量多少没有关联，燃料箱内燃料减少时，燃料的种类没有变化，热值保持不变，因此B正确。
3. 分析C选项：热值的定义是单位质量的某种燃料完全燃烧时释放的热量，和燃料实际燃烧放出的总热量多少无关，因此C错误。
4. 分析D选项：火箭运行过程中，燃料释放的能量会有部分以内能形式散失到环境中，不可能将燃料的化学能全部转化为火箭的机械能，因此D错误。
综上，正确选项为B。
【答案】
B
【知识点】
能量转化，燃料热值，热机能量损耗
【点评】
本题围绕热值、能量转化的核心基础概念设置易错点，重点考察学生对热值属性的理解，避免出现“热值随质量、放热量变化”的概念误区，同时强化实际能量转化不可能实现100%利用的认知，属于热学部分的常规基础考题。
【难度系数】
0.8

【分析】
拿到这道题首先要明确核心判断依据：热机效率是热机用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出总能量的比值，本质是能量利用率，我们要围绕“提升这个比值”的核心逻辑逐一排查选项：首先先排除明显违背物理规律的选项，热机必然存在各类能量损耗，效率不可能到100%，直接排除B；再分析剩下的选项：热值大的燃料仅代表单位质量放热多，不代表利用率更高，增加工作时间只会同步提升总能耗和总有用功，不会改变二者的比值，最后就能确定减少废气带走的热量是减少额外损耗、提升效率的正确做法。
【解析】
热机效率的定义为：热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的总能量的比值，提高热机效率的核心途径是减少工作过程中的各类额外能量损失，对各选项逐一分析：
A. 热值大的燃料仅说明相同质量下完全燃烧释放的热量更多，无法提升有效利用能量占总放热的比例，不能提高热机效率，A错误；
B. 热机工作时不可避免存在机件摩擦、机体散热、废气带走热量等额外能量损耗，因此热机效率永远不可能达到100%，B错误；
C. 增加热机的工作时间，会让燃料总消耗量、总有用功同步增加，二者的比值即热机效率不会发生变化，无法提高效率，C错误；
D. 废气带走的热量是热机最主要的能量损失来源之一，减少废气带走的热量，就能降低额外能量损耗，提升有用能量占总放热的比例，可以有效提高热机效率，D正确。
【答案】
D
【知识点】
热机效率，热值
【点评】
本题属于热机效率章节的基础概念辨析题，易错点是学生容易混淆“燃料热值”“总工作时长”和“效率比值”的关系，只要明确热机效率是反映能量利用率的比值，和绝对的放热总量、工作总时长无关，就能快速排除错误选项，巩固对热机效率本质的理解。
【难度系数】
0.8

【分析】
这道题围绕汽油机的能量流向展开，解题思路如下：1. 首先根据能量守恒，燃料完全燃烧释放的总能量等于所有输出能量之和，也就是损失的能量加上有用的能量，直接相加就能算出①的数值；2. 回忆汽油机的能量转化特点，汽油机是热机，将内能转化为对外输出的机械能，因此可以确定②的内容；3. 热机效率的定义是有用的机械能与燃料完全燃烧释放总能量的比值，代入数值计算即可得到热效率；4. 利用燃料完全燃烧放热公式Q=mq，变形得到质量m=Q/q，代入总能量和汽油热值就能算出消耗的汽油质量。
【解析】
1. 计算①的数值：
根据能量守恒，燃料完全燃烧释放的总能量等于损失能量与有用能量之和：
$Q_{\mathrm{总}} = 1.2×10^5\ \mathrm{J} + 4.1×10^4\ \mathrm{J} = 1.2×10^5\ \mathrm{J} + 0.41×10^5\ \mathrm{J} = 1.61×10^5\ \mathrm{J}$
2. 确定②的内容：
汽油机属于热机，工作时将燃料燃烧释放的内能转化为对外做功的机械能，因此有用的部分是机械能，即②填“机械”。
3. 计算汽油机的热效率：
热效率为有用能量与燃料完全燃烧释放总能量的比值：
$\eta = \frac{W_{\mathrm{有用}}}{Q_{\mathrm{总}}} × 100\% = \frac{4.1×10^4\ \mathrm{J}}{1.61×10^5\ \mathrm{J}} × 100\% \approx 25.5\%$
4. 计算消耗的汽油质量：
根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{\mathrm{总}} = mq$，变形得：
$m = \frac{Q_{\mathrm{总}}}{q} = \frac{1.61×10^5\ \mathrm{J}}{4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}} = 0.0035\ \mathrm{kg}$
【答案】
$1.61×10^{5}$；机械；$25.5\%$；$0.0035$
【知识点】
能量守恒定律；热机效率；燃料热值计算
【点评】
本题属于热机相关的基础计算题，结合能量流向图考察热机的能量分配、效率计算和热值公式的应用，难度不大，解题时需要注意科学计数法的运算规则，避免单位换算和数值计算出错。
【难度系数】
0.7

【分析】
我们首先对比两组实验的变量：实验中使用等质量的水、等质量的两种燃料，水的初温完全相同，仅燃料种类不同，最终水的末温不同。根据水的吸热公式Q吸=cmΔt，水升温不同就代表水吸收的热量不同，由此可以直接判断等质量的两种燃料完全燃烧放出的热量不相等。接下来计算花生米的热值，先代入吸热公式算出水吸收的热量，本实验近似认为燃料燃烧放出的热量全部被水吸收，得到花生米完全燃烧释放的总热量，再结合热值的定义式q=Q/m，代入花生米的质量即可算出对应的热值。最后对比两组的水温变化，酒精对应的水升温更高，说明等质量酒精释放热量更多，就能判断谁的热值更大。
【解析】
1. 判断燃料放热是否相等：
已知两次实验中水的质量均为80g，初温都是22℃，酒精加热后水温升高Δt₁=70℃-22℃=48℃，花生米加热后水温升高Δt₂=52℃-22℃=30℃。根据Q吸=c水m水Δt，水的比热容、质量都相同，升高的温度不同则水吸收的热量不同，因此质量相等的酒精和花生米充分燃烧放出的热量不相等。
2. 计算花生米的热值：
水的质量m水=80g=0.08kg，水吸收的热量为：
Q吸 = c水m水Δt₂ = 4.2×10³ J/(kg·℃) × 0.08kg × 30℃ = 1.008×10⁴ J
忽略实验中的热量散失，认为花生米完全燃烧放出的热量全部被水吸收，即Q放=Q吸=1.008×10⁴ J
花生米的质量m花=5.6g=5.6×10⁻³ kg，代入热值公式：
q花 = Q放/m花 = 1.008×10⁴ J / (5.6×10⁻³ kg) = 1.8×10⁶ J/kg
3. 比较热值大小：
等质量的酒精完全燃烧时，能让水升高的温度远大于花生米对应的升温，说明酒精释放的热量更多，因此酒精的热值更大。
【答案】
不相等；$1.8×10^{6}$；酒精
【知识点】
燃料热值计算；水的吸热计算
【点评】
本题通过对照实验探究不同燃料的放热能力，核心考查热值的概念和相关计算，解题的关键是理解本实验中“燃料放热全部被水吸收”的近似条件，同时注意质量的单位换算，避免单位不统一导致计算错误。
【难度系数】
0.6

【分析】
这是一道燃料热值探究的实验题，我们结合实验操作规范、控制变量法和转换法的逻辑逐步推导：
1. 第一问先观察装置结构，铁夹A用来固定支撑烧杯的铁圈，酒精灯加热需要用外焰，调整A的高度就是为了让石棉网处在酒精灯外焰的合适位置，保障加热效果。
2. 第二问结合热值的定义：单位质量燃料完全燃烧放出的热量，要比较不同燃料的热值，必须控制燃料的质量相同，这是控制变量法的要求；燃料放出的热量无法直接观测，实验中用初温、质量都相同的水吸收热量，水升温越多说明吸收热量越多，对应燃料放出的热量就越多，用温度计示数的变化间接反映放热多少，属于转换法的应用。
3. 第三问中，初温、质量都相同的水加热至刚好沸腾时，水需要吸收的总热量是固定的，此时消耗的燃料质量越小，说明单位质量的燃料能放出的热量越多，对应燃料的热值就越大，因此可以通过消耗燃料的质量比较热值大小。
【解析】
(1) 实验加热过程中需要使用酒精灯外焰加热，铁夹A承载放置石棉网和烧杯的铁圈，调整它的位置目的是使石棉网处于酒精灯外焰的适当高度，保证加热充分。
(2) 根据控制变量法，探究不同燃料的热值时，需要保证参与燃烧的两种燃料质量完全相等；燃料燃烧放出的热量被水吸收，在水的质量、初温都相同的前提下，水吸收的热量越多，温度计示数上升的幅度就越大，因此可以通过温度计上升的示数比较燃料燃烧放出热量的多少。
(3) 初温和质量均相同的水加热至刚好沸腾时，水吸收的总热量是固定的，由Q=mq可知，总吸热Q一定时，消耗的燃料质量m越小，对应的燃料热值q就越大，因此可以通过比较消耗燃料的质量得出两种燃料热值的大小关系。
【答案】
(1) 石棉网 (2) 质量；温度计上升的示数 (3) 消耗燃料的质量
【知识点】
热值测量实验；控制变量法；转换法
【点评】
本题围绕热值探究实验的细节展开，既考察了基础的实验操作规范，也通过变式设问考察学生对控制变量、转换法的灵活理解，避免学生死记硬背实验步骤，能有效检验学生对热值定义的掌握程度。
【难度系数】
0.7

【分析】
这道题的核心是热机效率的比较，解题思路如下：首先回忆热机效率的定义：热机效率等于热机输出的有用机械能与燃料完全燃烧释放总热量的比值。由于图中纵轴是均匀刻度，我们可以先给纵轴的单位长度赋值，快速读出甲、乙、丙三台汽油机对应的燃料完全燃烧释放热量、输出机械能的数值，代入效率公式算出三者的效率，再逐一比对每个选项的描述是否正确，就能得到答案。
【解析】
我们设纵坐标轴每1格代表的能量为1单位，根据柱状图读取数据，结合热机效率公式$\eta=\frac{W_{输出}}{Q_{放}}×100\%$计算三者效率：
1. 甲汽油机：燃料完全燃烧释放热量$Q_甲=8$，输出机械能$W_甲=2$，效率$\eta_甲=\frac{2}{8}×100\%=25\%$
2. 乙汽油机：燃料完全燃烧释放热量$Q_乙=4$，输出机械能$W_乙=2$，效率$\eta_乙=\frac{2}{4}×100\%=50\%$
3. 丙汽油机：燃料完全燃烧释放热量$Q_丙=4$，输出机械能$W_丙=1$，效率$\eta_丙=\frac{1}{4}×100\%=25\%$
逐一判断选项：
选项A：甲输出机械能为2，丙为1，甲输出机械能更多，但甲和丙的效率均为25%，效率相等，A错误。
选项B：输出相同机械能W时，所需燃料完全燃烧释放的总热量$Q_放=\frac{W}{\eta}$，乙的效率远高于丙，因此乙需要的总热量更小，消耗的同种燃料比丙更少，B错误。
选项C：消耗质量相同的同种燃料时，燃料完全燃烧释放的总热量相等，乙的效率是甲的2倍，因此乙输出的机械能是甲的2倍，二者输出机械能不一样多，C错误。
选项D：三者效率分别为25%、50%、25%，可知乙的效率最高，D正确。
【答案】
D
【知识点】
热机效率，能量利用效率
【点评】
本题通过柱状图的形式考查热机效率的概念辨析，避免了直接给出数值的常规出题模式，解题的关键是利用赋值法从图中提取有效数据，再结合效率定义进行推导，能有效纠正学生仅凭柱形高度直接判断效率的常见错误，加深对热机效率物理意义的理解。
【难度系数】
0.6