初中物理燃料的热值及其计算试题

2017年4月22日“天宫二号”与“天舟一号”成功对接。我国航空航天技术又上升到一个新的台阶。如图所示是在对接前从天宫看天舟的图片，下列有关说法错误的是 $($　　 $)$

A．发射“天舟一号”的火箭上要用液态氢作为燃料，选择该燃料的原因是它的比热容大             

B．“天舟一号”所使用的供电装置，最可行的是太阳能电池

C．“天宫二号”与“天舟一号”成功对接后，以“天宫二号”为参照物，“天舟一号“是静止的             

D．航天员在飞船外共同作业时需要借助电子设备对话，是因为声音不能在真空中传播

一杯质量为 $150g$，初温为 ${20}^{°}\text{C}$的水，吸热后温度升高到 ${30}^{°}\text{C}$，所吸收的热量是　　 $J$；所需的热量如果由效率为 $30\%$的天然气灶来提供，则需要消耗天然气　　 $d{m}^3$．（天然气的热值为 $4.0\times {10}^{7}J/m^3)$

如图甲所示，1标准大气压下，普通煤炉把壶内 ${20}^{°}\text{C}$， $5\mathit{kg}$水烧开需完全燃烧一定质量的煤，此过程中，烧水效率为 $28\%$，为提高煤炉效率，浙江大学创意小组设计了双加热煤炉，如图乙所示，在消耗等量煤烧开壶内初温相同，等量水的过程中，还可额外把炉壁间 $10\mathit{kg}$水从 ${20}^{°}\text{C}$加热至 ${40}^{°}\text{C}$， $q_{煤}=3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，以上过程中，

问：（1）普通煤炉完全燃烧煤的质量有多大？

（2）双加热煤炉的烧水效率有多大？

可燃冰很容易发生　　（填物态变化名称）直接变为天然气，使它的体积在短时间内增大为原来的164倍，给开采、运输和储藏带来了困难。今年5月，我国已在世界上首次实现了可燃冰连续超过7天的稳定开采。若可燃冰的热值为 $1.38\times {10}^{10}J/m^3$， $1m^3$的可燃冰完全燃烧放出的热量相当于　　 $\mathit{kg}$汽油完全燃烧放出的热量。汽油的热值为 $\left(q_{\mathit{汽油}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}\right)$。

太阳能热水器是通过　　方式使水的内能增加。小红家的太阳能热水器内装有 $60\mathit{kg}$的水，某天阳光照射5小时后，热水器内水温从 ${20}^{°}\text{C}$升高到 ${70}^{°}\text{C}$，则水吸收的太阳能为　　 $J$，这些水若改用天然气加热升高同样的温度，天然气完全燃烧放出的热量 $70\%$被水吸收，则需要消耗　　 $m^3$的天然气【 c 水 = 4 . 2 × 10 3 J / kg ⋅ ∘ C} ， q = 4 × 10 7 J / m 3 】

汽车汽油机是由四个冲程的不断循环来保证连续工作的，其中由机械能转化为内能的是　　冲程。已知汽油的热值为 $4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $2\mathit{kg}$汽油完全燃烧时释放的热量为　　 $J$．已知汽车防冻液比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，防冻液从 ${90}^{°}\text{C}$冷却到 ${20}^{°}\text{C}$的过程中，放出的热量为 $2.94\times {10}^{6}J$，则汽车防冻液的质量为　　 $\mathit{kg}$。

2018年4月25日上午，习近平总书记来到荆州港码头乘船，沿江察看荆江两岸生态环境和发展建设情况，强调长江经济带建设要“共抓大保护，不搞大开发”。合理分类和利用垃圾可以保护环境、变废为宝。在一定条件下， $1t$生活垃圾能“榨”出 $140\mathit{kg}$燃料油。若燃料油的热值为 $4.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，某城镇每天产生 $50t$生活垃圾，则这些垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量为　　 $J$．在一个标准大气压下，这些热量的 $30\%$被 $500m^3{30}^{°}\text{C}$的水吸收，则水温能升高　　 ${}^{°}\text{C}$。 $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3]$

小明一家驾车旅行。

（1）加油时，闻到汽油味，说明分子在 　　；

（2）图示为车发动机的一个冲程，其能量转化情况是 　　；

（3）若车的总质量为 $1.5t$ ，匀速直线行驶 $9\mathit{km}$ ，所受阻力为车重的0.1倍，完全燃烧汽油 $1L$ ，则 $1L$ 汽油完全燃烧放出的热量是 　　 $J$ ，车所受牵引力是 　　 $N$ ，车的工作效率是 　　 $\%$ 。 $({\rho }_{\mathit{汽油}}=0.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $q_{\mathit{汽油}}=4.5\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$ ， $g$ 取 $10N/\mathit{kg})$

一单缸四冲程汽油机，飞轮转速为 $3000r/\mathit{min}$，则 $1s$对外做功　　次，若其效率为 $30\%$，消耗 $100g$汽油，对外做功　　 $J$．若水箱中 $5\mathit{kg}$水由 ${20}^{°}\text{C}$升高到 ${100}^{°}\text{C}$，水吸收　　 $J$热量 $\left(q_{\mathit{汽油}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}\right)$

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　　 $J$。

下列说法中正确的是 $($　　 $)$

A．固体和液体很难被压缩，说明物质的分子间存在斥力

B．物体吸收热量，内能增加，温度升高

C． $1\mathit{kg}$酒精比 $1g$酒精的热值大

D．在热机的做功冲程中，机械能转化为内能