初中物理燃料的热值及其计算试题

西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭，于2019年4月20日将第44颗北斗导航卫星成功送上太空。下列说法中正确的是 $($　　 $)$

A．火箭升空过程中，将机械能转化为内能

B．燃料燃烧时将内能转化为化学能

C．火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的比热容较大

D．火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的热值较大

根据题目所给信息，判断以下说法正确的是 $($　　 $)$

A．图甲，工人用 $200N$的力将重 $300N$的物体匀速提升 $3m$（忽略绳重和摩擦），则滑轮组的机械效率为 $75\%$             

B．图乙，将质量为 $1\mathit{kg}$的物体从距离地面 $1.6m$的高度沿水平方向以 $2m/s$的速度抛出。不计空气阻力，物体从被抛出到落地，整个过程中机械能保持不变。则落地时的速度为 $5m/s$（重力势能表达式 $\mathit{mgh}$，动能表达式 $\frac{1}{2}m{v}^2$）

C．图丙为汽车四冲程汽油发动机。发动机每个工作循环吸入或排出气体的体积为 $2L$，吸气冲程中，吸入汽油和空气的混合物，混合物密度 $\rho =1.44\mathit{kg}/m^3$，汽油和空气的质量之比为 $1:15$，汽油的热值 $4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$。发动机 $1\mathit{min}$转动1200转，发动机效率为 $40\%$，则汽车在 $1\mathit{min}$内做的有用功是 $1.99\times {10}^{6}J$             

D．图丁是大亚湾核电站。以原子核 ${}_{92}^{235}U$为燃料，当 ${}_{92}^{235}U$俘获一个慢中子后发生的裂变反应方程下方的数字是中子及有关原子核的静止质量，单位为 $u$。伟大的爱因斯坦认为，质量与能量相互转化，裂变过程中总质量减少，转化为核能。已知减少1个 $u$的质量对应产生的能量为 $9.3\times {10}^2\mathit{MeV}$．根据以上信息，此裂变反应释放出的能量约为 $180\mathit{MeV}$

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

家庭轿车的发动机是四冲程内燃机，内燃机在工作过程中将内能转化为机械能的是　       　冲程；某款轿车百公里耗油 $6\mathit{kg}$，这些汽油完全燃烧放出　       　 $J$的热量（汽油的热值是 $4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$。汽油是由石油提炼出来的，石油等化石能源是　         　（填“可再生”或“不可再生” $)$能源。

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 $3.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

我国自主研发的某品牌汽车进行技术测试，已知该车在某段长 $1.2\mathit{km}$的水平路面做匀速直线运动，用时 $40s$，汽车在行驶过程中受到的阻力为 $4000N$，汽车在此过程中发动机热机效率为 $48\%$，汽油的热值 $q=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$。在该段测试过程中：

（1）汽车的功率为多少？

（2）燃烧了多少汽油？（计算结果保留两位小数）

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　      　。

利用先进工艺和科学方法，可以使垃圾变废为宝。若从1吨垃圾中能提炼出 $140\mathit{kg}$燃料油，燃料油的热值为 $4.5\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，则这些燃料油完全燃烧时释放出的热量为　        　 $J$，这些热量可以使　        　 $\mathit{kg}$的水温度升高 ${50}^{°}\text{C}$． $[$水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)]$

2018年5月21日，在西昌卫星发射中心，伴随着大量白雾的长征四号丙运载火箭腾空而起，搭乘火箭的“鹊桥”号中继卫星成功升空，如图所示。当星箭分离后，“鹊桥”达到一定高度，打开伞状抛物面天线；变轨后，“鹊桥进入近地点约200公里、远地点约40万公里的地月转移轨道，将进行在轨测试，为未来实现着陆器巡视器与地面站之间的测控与数据传输提供通信桥梁。“鹊桥”将成为人类历史上第一颗地球轨道外专用中继通信卫星，这是我国在月球探测领域取得的新突破。

请根据以上材料，找出一个相关的物理信息，并指出其对应的物理知识，不得与示例重复。

物理信息：实现着陆器、巡视器与地面站之间的测控与数据传输；

物理知识：利用电磁波通信

作答：

物理信息：　　；

物理知识：　　。

太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进了千家万户。如图，某家庭太阳能热水器接收太阳能总有效面积为 $2m^2$， $1m^2$面积上 $1h$接收到的太阳能平均为 $2.52\times {10}^{6}J$，若阳光照射该热水器 $5h$，可以使质量为 $80\mathit{kg}$的水温度升高 ${30}^{°}\text{C}$， $[c=4.2\times {10}^{3}J/(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C})$， $q_{\mathit{干木柴}}=1.2\times {10}^{7}J/\mathit{kg}]$，求：

（1）水吸收的热量。

（2）若这些水吸收的热量全部由燃烧干木柴来提供，需要完全燃烧多少千克干木柴（假设干木柴完全燃烧放出的热量全部被水吸收）。

（3）该太阳能热水器的效率及开发利用太阳能的优点。

小明家新买来一台容积为 $80L$的天然气热水器。小明学习了热效率的知识后，尝试估测该热水器的热效率，他把“进水量”设置为 $40L$，“出水温度”设置为 ${40}^{°}\text{C}$后，开始加热。当水温达到 ${40}^{°}\text{C}$时，自动停止加热。已知当时自来水的温度是 ${20}^{°}\text{C}$，加热前天然气表的示数为 $129.96m^3$，停止加热后变为 $130.06m^3$，天然气的热值 $q_{\mathit{天然气}}=4.2\times {10}^{7}J/m^3$，水的比热容 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， $1L={10}^{-3}{m}^3$．求：

（1）水箱中水的质量；

（2）水箱中水吸收的热量；

（3）该热水器的热效率。

昆明冬天的早晨，会看到嘴里呼出的“白气”，这是　　现象。“卡路里”简称“卡”，是热量的另一个单位，现在仍被广泛使用在营养计量和健身手册中。1卡是这样规定的：在一个标准大气压下，1克水温度升高 $1^{°}\text{C}$吸收的热量。那么1卡 $=$　　焦耳。一辆汽车发动机的效率是 $35\%$，那么该车完全燃烧 $1\mathit{kg}$汽油做的有用功是　　 $J$． $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， $q_{\mathit{汽由}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}]$

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 $\left(q_{\mathit{汽油}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}\right)$。

我们每天都在产生大量垃圾，合理分类和利用垃圾是我们面临的一个重大课题。某垃圾处理厂处理垃圾时提炼出了 $200\mathit{kg}$燃料油，若燃料油的热值为 $4.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，则这些燃油完全燃烧放出的热量为　　 $J$，燃料油燃烧时发热，燃料油的化学能转化为　　能。

为了减少环境污染，共建绿水青山的美好生态，我市部分农村地区已经用上了天然气烧水煮饭，设天然气热值为 $4.2\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，完全燃烧 $0.2\mathit{kg}$天然气放出的热量为　　 $J$；若这些热量的 $25\%$被 $12.5\mathit{kg}$、 ${30}^{°}\text{C}$的水吸收，能使水的温度升高到　　 ${}^{°}\text{C}$． $\left(c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right)$