初中物理燃料的热值及其计算试题

质量为 $2\mathit{kg}$的水，温度从 ${40}^{°}\text{C}$升至 ${60}^{°}\text{C}$，会吸收　　 $J$的热量。若这部分热量全部由酒精完全燃烧提供，则需要完全燃烧　　 $\mathit{kg}$的酒精。 $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，酒精的热值为 $3.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg}]$

新材料对人类社会发展有很大的作用。下列物质的应用与其物理属性相符的是 $($　　 $)$

A．半导体材料硅广泛应用于电子产品中，是因为硅的导电性好

B．超导材料用于制作电饭锅的发热体，可提高发热效率

C．运载火箭采用液态氢作燃料，因液态氢具有较大的热值

D．汽车用防冻液作冷却剂，可提高燃料的利用率

为了减少大气污染，可对秸秆进行回收加工制成秸秆煤，完全燃烧 $2\mathit{kg}$秸秆煤可放出　　 $J$热量；若这些热量完全被水吸收，可使　　 $\mathit{kg}$水温度由 ${20}^{°}\text{C}$升高到 ${60}^{°}\text{C}$． $[$已知 $q_{\mathit{秸秆煤}}=2.1\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)]$。

小明学习了燃料的热值后，很想知道家中使用的天然气的热值是多少？但在教材的燃料热值表中没有查阅到。于是，他在家里将装有2kg水的水壶放到天然气灶上去烧，用温度计测量水从20℃加热至80℃的过程中，观察到天然气表的数字变化了0.035m ³。他通过上网查阅得知天然气灶的效率约为36%，已知水的比热容c _水＝4.2×10 ³J/（kg•℃）。求：

（1）在这个过程中水吸收了多少热量？

（2）请你帮小明算出天然气的热值。

我国于2017年5月18日在南海海域成功试采“可燃冰”，“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力，在相同条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达到天然气的数十倍。如果“可燃冰”热值是天然气的10倍，设天然气热值为 $4.2\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，完全燃烧 $0.5\mathit{kg}$ “可燃冰”放出的热量为　　 $J$；若在不考虑热量损失的情况下，这些热量能使 $800\mathit{kg}$、 ${45}^{°}\text{C}$的水刚好达到沸点，则此时水的沸点是　　 ${}^{°}\text{C}$，水面上方的气压　　1标准大气压。（选填“大于”、“小于”或“等于” $)\left(c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right)$

图甲是“探究某种物质熔化时温度的变化规律”实验装置。实验过程中，每隔 $1\mathit{min}$记录一次温度，并观察物质的状态。根据实验数据，绘制出该物质熔化时温度随时间变化的图象，如图乙。

（1）由图乙可知，该物质是　      　（填“晶体”或“非晶体”），判断依据是　    　。图乙中 $\mathit{AB}$段，该物质处于　       　态。

（2）若实验过程中燃烧了 $8g$酒精， $8g$酒精完全燃烧放出的热量为　　     $J$．（酒精热值为 $3.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

2018年5月8日，全球首条智能轨道快运系统在湖南株洲试开通。该智能轨道快运列车使用新能源的快充钛酸锂电池，电池容量为 $170\mathit{kW}·h$，满载时电耗为 $4\mathit{kW}·h/\mathit{km}$，最高运行速度为 $70\mathit{km}/h$。该电池充满电储存的能量与质量是　　 $\mathit{kg}$的汽油完全燃烧放出的热量相同；若列车满载匀速行驶电动机驱动列车的效率为 $75\%$，则列车匀速行驶过程中受到的平均阻力大小是　　 $N$．（汽油的热值是 $4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

某汽车在水平地面上以25m/s的速度匀速行驶，行驶600s汽车发动机产生的牵引力所做的功为3×10⁷J，消耗汽油1kg（假设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值取q＝5×10⁷J/kg，g＝10N/kg）。针对这一过程，求：

（1）汽车行驶的路程；

（2）汽车受到的阻力；

（3）汽车发动机的效率。

为了减少污染，很多地方都大力推广使用清洁能源，罐装液化石油气也是一种清洁能源。如果每一罐内装有液化气 $10\mathit{kg}$，则这些液化气完全燃烧放出的热量为　　 $J$（液化气的热值为 $4.2\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$。液化石油气属于　　能源。（选填“一次能源”或“二次能源” $)$

某兴趣小组的同学做了如下实验：

（1）由图1甲图实验装置可以提出什么物理探究问题　                　？（只写一个）

（2）图1乙图中实验现象可以说明什么物理知识　                　。（只写一个）

（3）图2甲、乙、丙三个装置完全相同，燃料的质量都是 $10g$，各烧杯内液体质量和初温都相同。

①比较不同燃料的热值时应选择　     　两图进行实验，所测热值比真实值　    　（填“偏大”“偏小”或“不变”）。

②同学们选择其中两图继续探究“不同物质的吸热本领强弱”，并绘制了温度随时间变化关系图，如图丁所示，则 $a$、 $b$的比热容之比为　      　。

中国首次火星探索任务"天问一号"探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。

表1

	第1代	第2代	第3代	第4代
燃料	氧气和汽油混合	偏二甲肼	煤油	液态氢
氧化剂		四氧化二氮	液态氧	液态氧

表2

燃料	热值	燃料	热值
汽油	$4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$	煤油	$4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$
柴油	$4.3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$	氢	$1.4\times {10}^{8}J/\mathit{kg}$

（1）使用氢作为燃料的主要优点是： 　　和 　　。

（2）某火箭发射时携带了 $3\times {10}^4\mathit{kg}$ 液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为 ${20}^{°}\text{C}$ 的水加热至沸腾？ $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)$ ，当地大气压为1标准大气压 $]$

（3）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以 $70\mathit{kW}$ 的功率匀速行驶 $0.5h$ ，消耗了 $2\mathit{kg}$ 燃料，求该发动机的效率。

小明用酒精灯将质量为 $100g$ 、初温为 ${20}^{°}\text{C}$ 的水加热到 ${90}^{°}\text{C}$ （未沸腾），共燃烧了 $7g$ 酒精 $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\blacksquare }^{\circ }\text{C}}\right)$ ，酒精的热值为 $q=3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}]$ 。则下面说法正确的是 $($ 　　 $)$

A．	水吸收的热量是 $2.94\times {10}^{7}J$ ，效率为 $14\%$
B．	水吸收的热量是 $2.94\times {10}^{4}J$ ，效率为 $14\%$
C．	水吸收的热量是 $2.94\times {10}^{7}J$ ，效率为 $1.4\%$
D．	水吸收的热量是 $2.94\times {10}^{4}J$ ，效率为 $1.4\%$

合理分类和利用垃圾可以变废为宝，在一定条件下，1kg垃圾能“榨”出0.17kg燃料油，若燃料油的热值为4.0×10⁷J/kg，则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为 　        　J，燃烧时燃料油的化学能转化为 　        　能；如果这些热量的42%被水吸收，则可以使 　        　kg的水温度从20℃升高到100℃，这是通过 　        　的方式改变水的内能。

汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，某研究小组对汽车开展调查研究。

（1）图甲是汽车的刹车结构示意图，根据图片分析，这是 　　杠杆（选填"省力"、"费力"或"等臂" $)$ ；某段道路的标志牌如图乙所示，为什么同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度 　　。

（2）（多选）汽车在行驶过程中遇到危急情况要紧急刹车。从发现情况到汽车停止的距离叫做停车距离，停车距离等于反应距离加上制动距离。下列行为会使停车距离变长的是 　　。

$A.$ 疲劳驾驶

$B.$ 酒后驾驶

$C.$ 接听电话

$D.$ 开车前系好安全带

（3）内燃机有四个工作冲程，图丙是内燃机的 　　冲程。

（4）假设某款纯电动汽车在平直公路上匀速行驶时，每百公里耗电30千瓦时，若电能转化为机械能效率为 $85\%$ ，则汽车匀速行驶时受到阻力为 　　 $N$ 。若质量和外形完全相同的燃油汽车，它的能量转化率为 $30\%$ ，以相同速度在同一路面上匀速行驶，每行驶百公里需要消耗的燃油为 　　 $\mathit{kg}$ 。（汽油的热值为 $q=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$ ，结果保留1位小数）

（5）若电价为0.6元 $/$ 千瓦时，汽油价格为7.0元 $/$ 升，每行驶百公里，电动汽车比燃油汽车节省 　　元。（汽油的密度 $\rho =0.71\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ，结果保留1位小数）

我国在南海海底开采出的天然气水合物，俗称“可燃冰”， $1m^3$可释放出约 $0.8m^3$的水和 $164m^3$的天然气。居民使用天然气烧水是利用　   （填“热传递”或“做功” $)$的方式改变水的内能。天然气热值为 $1.9\times {10}^{7}J/m^3$，完全燃烧 $50m^3$的天然气释放的热量为　　 $J$。