初中物理燃料的热值及其计算试题

2017年5月18日，中共中央、国务院致电祝贺我国首次海域天然气水合物试采成功，天然气水合物 $\left(\mathit{NaturalGasHydrate}\right)$，因其外观像冰、遇火即可燃而俗称“可燃冰”，如图所示，它燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水，污染比　　（只填一种）等传统能源小很多，是一种绿色清洁能源，据中央电视台报道，同一辆汽车一次加 $100L$天然气能跑 $300\mathit{km}$，加入相同体积的可燃冰就能跑50 $000\mathit{km}$，这说明可燃冰与天然气相比具有更大的　　。

2017年5月18日，我国首次海域可燃冰（天然气水合物）试采成功，实现了历史性突破。可燃冰分布于深海沉积物或陆域永久冻土中，是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质，燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水。根据测算，1立方米可燃冰可以分解释放出160立方米以上的天然气。完全燃烧5立方米可燃冰产生的热量至少为　　（天然气热值为 $3.2\times {10}^{7}J/m^3)$。试写出可燃冰具备的两条优点　　、　　。

下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．炒菜时，满屋飘香，表明分子在不停地做无规则运动

B．用水作为汽车发动机的冷却剂，主要是因为水的比热容较大

C．煤的热值比干木柴的大，煤燃烧时放出的热量比干木柴燃烧时放出的热量多

D．四冲程汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能

风是永不枯竭的能源。自古以来风能就受到人们的青睐，帆船、风车都是对风能的利用。现在，由于电能的广泛利用，风力发电得到世界各国的高度重视。

（1）风力发电机是根据　　原理制成的。为提高捕获风能的效率，叶片设计是风力发电机研制的核心技术之一，叶片截面制成图甲的形状，当风以图乙所示的角度流经叶片时，叶片会按　　方向转动（选填“顺时针”或“逆时针” $)$。

（2）由于远海的风能资源更丰富，海上发电必定会向远海发展。远海发电机需安装在漂浮式基础上（如图丙），若它们的总质量达11200吨，则漂浮式基础的总体积至少需要多少米 ${}^3$？（海水密度取 $1.0\times {10}^3$千克 $/$米 ${}^3)$

（3）传统的火力发电不仅会释放各种大气污染物，而且效率不高，每生产1千瓦时的电能需要消耗标准煤约0.4千克。若功率为30000千瓦的风力发电机组工作24小时，相当于替代标准煤多少吨？

【考点阿基米德原理的应用；电功与电能的计算

风是永不枯竭的能源。自古以来风能就受到人们的青睐，帆船、风车都是对风能的利用。现在，由于电能的广泛利用，风力发电得到世界各国的高度重视。

（1）风力发电机是根据　　原理制成的。为提高捕获风能的效率，叶片设计是风力发电机研制的核心技术之一，叶片截面制成图甲的形状，当风以图乙所示的角度流经叶片时，叶片会按　　方向转动（选填“顺时针”或“逆时针” $)$。

（2）由于远海的风能资源更丰富，海上发电必定会向远海发展。远海发电机需安装在漂浮式基础上（如图丙），若它们的总质量达11200吨，则漂浮式基础的总体积至少需要多少米 ${}^3$？（海水密度取 $1.0\times {10}^3$千克 $/$米 ${}^3)$

（3）传统的火力发电不仅会释放各种大气污染物，而且效率不高，每生产1千瓦时的电能需要消耗标准煤约0.4千克。若功率为30000千瓦的风力发电机组工作24小时，相当于替代标准煤多少吨？

我国05两栖主战坦克是世界上水上速度最快、最先进的两栖突击车，该坦克质量达 $3\times {10}^4\mathit{kg}$，发动机的最大功率是 $7.2\times {10}^{5}W$．（柴油的热值取 $4.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g=10N/\mathit{kg})$求：

（1）若该坦克静止在水平地面上时对地面的压强是 $6\times {10}^4\mathit{Pa}$，则履带与地面的接触面积是多少？

（2）某次执行任务时，该坦克在平直公路上以最大功率匀速行驶 $3000m$用时 $300s$，则行驶过程中发动机的牵引力是多少？

（3）在上述行驶过程中共消耗 $15\mathit{kg}$柴油，则发动机的效率是多少？

如图所示是百度在全球的首款无人驾驶巴士“阿波龙”，其空车质量为 $3000\mathit{kg}$，静止时轮胎与地面接触的总面积为 $0.2m^2$．车满载时以 $36\mathit{km}/h$的速度匀速直线行驶时，所受到的阻力是 $1380N$，求： $(q_{\mathit{汽油}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）“阿波龙”空车静止在水平路面上时，对路面的压强是多少？

（2）该车满载时以 $36\mathit{km}/h$的速度做匀速直线运动，牵引力的功率是多少？

（3）若该车用效率为 $30\%$的汽油机提供动力工作，且以 $36\mathit{km}/h$的速度满载匀速直线行驶了 $1\mathit{km}$，则需消耗多少千克汽油？

一辆汽车为某高速公路做通车测试。汽车以 $120\mathit{km}/h$的速度匀速通过 $60\mathit{km}$的水平路段，消耗汽油 $3\mathit{kg}$，发动机的效率是 $30\%$．求： $(g$取 $10N/\mathit{kg}$，汽油的热值 $q=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

（1）汽车行驶时间。

（2）汽油完全燃烧释放的热量

（3）汽车牵引力做功的功率。

“可燃冰”是　     　（填“一次”或“二次”）能源。 $1d{m}^3$的可燃冰完全燃烧放出的热量为 $6.72\times {10}^{6}J$，这些热量全部被水吸收，可以使　    　 $\mathit{kg}$的水从 ${20}^{°}\text{C}$加热至沸腾。 $[$气压为1标准大气压， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)]$

如图是新概念卵形汽车 $\mathit{Pivo}$，车与人的总质量为 $800\mathit{kg}$，静止在水平地面上时，对水平地面的压强为 $8\times {10}^4\mathit{Pa}$，最高时速可达 $180\mathit{km}/h$。求：

（1）该车静止在水平地面上时与地面的总接触面积是多大？

（2）若该车以最高时速沿平直公路进行测试，匀速前进时的阻力是人车总重的0.2倍，则此时该车牵引力的功率为多少？

（3）在测试中，该车以最高时速在平直公路上匀速前进 $23\mathit{km}$所消耗的电能与完全燃烧 $1\mathit{kg}$汽油所释放的能量相同，则该车的效率为多少？ $(q_{\mathit{汽油}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

小雨乘车到沈阳旅游时，在某处高速公路上看到如图所示的标志牌。

（1）在不违反交通规则的前提下，小雨从此处到达沈阳至少需要多长时间？

（2）若小雨乘坐的汽车实际以 $108\mathit{km}/h$的速度匀速行驶，汽车发动机的功率恒定为 $27\mathit{kW}$，则行驶过程中汽车发动机的牵引力是多少？若在这段行程内该车消耗了 $4.5L$的燃油，则该车发动机的效率是多大？ $\left(q_{\mathit{燃油}}=4.0\times {10}^{7}J/L\right)$

如图所示是一辆质量为 $11t$的流动式混凝土搅拌车，当装有 $5t$的混凝土时，轮胎与地面接触的总面积为 $0.8m^2$．车以 $72\mathit{km}/h$的速度在平直公路上匀速行驶时，发动机的输出功率为 $128\mathit{kW}$．求：( $g$取 $10N/\mathit{kg}$，燃油的热值 $q$取 $4\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，假设燃油完全燃烧）

（1）装有 $5t$混凝土的搅拌车静止在水平地面上，对地面的压强

（2）搅拌车以 $72\mathit{km}/h$的速度匀速直线行驶时，受到地面的阻力（拌筒旋转功率忽略不计）。

（3）搅拌车行驶时发动机的效率为 $40\%$，以 $72\mathit{km}/h$的速度匀速行驶 $10\mathit{km}$，需要消耗多少千克燃油？

如图所示为一款雪地摩托车，空车质量为 $90\mathit{kg}$。求：（燃油的热值取 $q=4.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）雪地车载着质量为 $50\mathit{kg}$的人静止在水平地面上，雪地车与地面接触的总面积为 $20d{m}^2$，雪地车对地面的压强是多少？

（2）雪地车以 $36\mathit{km}/h$的速度在水平地面匀速直线行驶，输出功率为 $8\mathit{kW}$，则雪地车所受阻力是多少？

（3）若雪地车以 $8\mathit{kW}$的输出功率行驶 $2h$，消耗了 $3.6\mathit{kg}$燃油，则雪地车发动机的效率是多少？

某柴油叉车，其水平叉臂的总面积为 $0.2m^2$，如图甲所示，某工作中，叉车托着质量为 $1380\mathit{kg}$、底面积为 $1.2m^2$的货物，如图乙所示， $10s$内托着货物水平移动了 $5m$，然后将货物匀速举高 $2m$，求：

（1）货物对叉臂的压强。

（2）在整个过程中，叉车对货物做功的功率。

（3）若柴油机的效率为 $30\%$，此次叉车举高货物时需要完全燃烧多少千克柴油？（柴油热值 $q=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

某工厂采用热效率高的卧式燃煤锅炉烧水，将 $4000\mathit{kg}$水从 ${25}^{°}\text{C}$加热到 ${75}^{°}\text{C}$，该锅炉烧水的效率为 $70\%$，所用烟煤的热值约为 $3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，试求：

（1）这些水吸收的热量是多少？

（2）烧这些水锅炉需要消耗烟煤的质量是多少？（假设烟煤完全燃烧）