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
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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 |
4.6×107J/kg |
煤油 |
4.6×107J/kg |
柴油 |
4.3×107J/kg |
氢 |
1.4×108J/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 3×104kg 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°C 的水加热至沸腾? [c水=4.2×103J/(kg⋅∘C) ,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 70kW 的功率匀速行驶 0.5h ,消耗了 2kg 燃料,求该发动机的效率。
小华家里用的是天然气灶,他尝试估测该灶的效率。小华用容量为的水壶装满水,水的初温是
,然后将水烧开。烧水前天然气表的示数是
,水刚烧开时天然气表的示数变为
,天然气的热值为
,水的比热容
,当地大气压为标准大气压。求:
(1)水吸收的热量(不计水的热量损失);
(2)天然气完全燃烧放出的热量;
(3)天然气灶的效率。
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。
改革开放以来,我国人民的生活水平不断提高,汽车已成为多数人的代步工具。某品牌国产汽车以 72km/h 的速度在平直公路上匀速行驶 100km ,消耗了汽油 6L ,汽车发动机功率为 12kW ,已知:汽油的热值为 q=4.6×107J/kg ,汽油的密度为 ρ=0.7×103kg/m3 。求该汽车匀速行驶 100km 过程中:
(1)消耗汽油的质量;
(2)发动机所做的功;
(3)发动机的效率(百分号前保留整数)。
一辆汽车以72km/h的速度匀速行驶10min,消耗的汽油为1.2kg。汽车匀速行驶时受到的牵引力F=1.2×103N,汽油的热值q=4.6×107J/kg
(1)汽车在这段时间做的功是多少?
(2)这段时间内汽车的效率是多少?(百分号前保留一位小数)
(3)简要分析汽车效率低的原因(写出两条即可)。
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。
国产某品牌 SUV汽车,质量为 1.8t,四个轮胎的着地面积是 0.06m2,在水平公路上,以 72km/h的速度匀速行驶 100km,发动机的功率恒定为 30kW。求: (g取 10N/kg, q=4.5×107J/kg)
(1)该车静止在水平地面上时对地面的压强;
(2)该车匀速行驶时的牵引力和行驶 100km牵引力做的功;
(3)若汽油完全燃烧释放的内能全部转化为车的机械能,该车行驶 100km需要汽油多少千克。(结果保留一位小数)
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 1.2km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=4.6×107J/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)
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 2m2, 1m2面积上 1h接收到的太阳能平均为 2.52×106J,若阳光照射该热水器 5h,可以使质量为 80kg的水温度升高 30°C, [c=4.2×103J/(kg·°C), q干木柴=1.2×107J/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°C后,开始加热。当水温达到 40°C时,自动停止加热。已知当时自来水的温度是 20°C,加热前天然气表的示数为 129.96m3,停止加热后变为 130.06m3,天然气的热值 q天然气=4.2×107J/m3,水的比热容 c水=4.2×103J/(kg⋅∘C}), 1L=10−3m3.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。
太阳能具有环保、可再生等优点,某品牌太阳能热水器在一天的有效照射时间内,将热水器中质量为 50kg、初温为 15°C的水升高到 55°C。(水的比热容 c水=4.2×103J/(kg⋅∘C}))求:
(1)热水器中水吸收的热量 Q;
(2)若改用焦炭来加热这些水,需要完全燃烧多少千克焦炭?(焦炭的热值 q=3×107J/kg,设焦炭放出的热量全部被水吸收)
2017年5月5日,拥有我国自主知识产权的 C919大型客机在上海浦东机场成功首飞。若客机在空中以 720km/h的速度沿水平直线匀速飞行5分钟,受到的阻力是其重力的0.1倍;客机发动机靠完全燃烧航空煤油提供能量,其机械效率为 75%;已知客机质量 m=7.5×104kg. (g取 10N/kg)
(1)求客机在这段时间内通过的路程和发动机的功率
(2)求发动机在这段时间内燃烧航空煤油的质量。(假设航空煤油的热值 q=5×108J/kg)
用天然气灶给水加热,在1标准大气压下,把体积为 10L,温度为 15°C的水加热到沸腾,求:
(1)水吸收了多少热量? [ρ水=1.0×103kg/m3, c水=4.2×103J/(kg⋅∘C})]
(2)若不计热量损失,需要燃烧多少 m3的天然气? (q天然气=4.2×107J/m3)
随着人们生活水平的提高,小汽车已普遍进入我们的家庭。小明家的小汽车空载总重 2×104N,车轮与地面接触总面积 0.2m2.“五一”节小明和爸爸驾车出去旅游,汽车在一段平直且限速 120km/h的高速公路上匀速行驶 15km,消耗汽油 2L,发动机实际输出功率为 50.4kW,汽油机效率为 35%(假如汽油完全燃烧 ρ汽油=0.8×103kg/m3; q汽油=4.5×107J/kg; 1L=10−3m3)。请你帮小明解决下列问题:
(1)汽车空载静止时对水平地面的压强有多大?
(2) 2L汽油完全燃烧能放出多少热量?
(3)汽车在这段路面行驶过程中,受到的阻力是多大?小明的爸爸是否在超速驾驶?
汽车的发动机工作时,吸入汽缸的汽油和空气的比例,决定了汽车的动力性能和经济性能。某汽车四冲程汽油发动机的汽缸总排量为 2L(发动机每个工作循环吸入或排出的流体体积称为汽缸排量),发动机工作时,吸入汽缸的是由汽油和空气所形成的混合物,混合物的密度 ρ=1.44kg/m3,汽油和空气的质量比为 1:15,汽油的热值 q=4.5×107J/kg。如果发动机曲轴在 1min转动 3×103转,发动机的效率为 40%,那么,在这种情况下:
(1)汽车在 1min做的有用功是多少?
(2)汽车在平直的公路上匀速行驶时受到的阻力为 f=3×103N,汽车行驶的速度是多少?
试题篮
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