初中物理燃料的热值及其计算试题

电热水壶是人常用的家用电器。若家庭电路中只有电热水壶工作，标有“ $3000r/(\mathit{kW}·h)$”的电能表的铝盘在 $10\mathit{min}$内转了 $500r$，则电热水壶消耗的电能为　     　 $J$．如加热效率为 $90\%$，则水吸收的热量为　     　 $J$．如果水吸收的这部分热量用煤气来加热，至少需要完全燃烧煤气　     　 $m^3$（不考虑热量损失， $q_{\mathit{煤气}}=4\times {10}^{7}J/m^3)$。

2017年5月18日中国国家地质局向全世界宣布：中国在南海勘探开采可燃冰的试验取得全面成功。这标志着我国可燃冰开采技术领先世界各国。可燃冰是由甲烷为主的成分组成，外观象冰且遇火即可燃烧。下述关于可燃冰的说法中正确的是 $($　　 $)$

A．可燃冰含有大量的热量

B．可燃冰的热值高且使用方便

C．可燃冰是可再生能源

D．因为开采需要消耗能量，所以可燃冰是二次能源

质量为 $20\mathit{kg}$的水，温度升高了 ${50}^{°}\text{C}$，吸收了　　 $J$的热量，如果不考虑热量散失，这些热量需要完全燃烧　　 $\mathit{kg}$的焦炭来提供（已知焦炭的热值为 $3\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$。焦炭是一种　　能源（选填“可再生”或“不可再生” $)$。

歼 $-31$是我国自主研制的战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性等优异性能，该飞机最大起飞质量为 $28t$，最大飞行高度达 $20000m$，最大航行速度达2100 $\mathit{km}/h$，最大载油量为 $10t$，飞行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：

速度 $v(m/s)$	100	200	300	400	500
阻力 $f/N$	$0.3\times {10}^4$	$1.2\times {10}^4$	$2.7\times {10}^4$	$4.8\times {10}^4$	$7.5\times {10}^4$

已知飞机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是 $40\%$，飞机使用的航空燃油的热值为 $5\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g$取10 $N/\mathit{kg}$，求：

（1）飞机的最大起飞重力为多少牛顿？

（2）当飞机以400 $m/s$的速度匀速巡航时，飞机发动机的输出功率是多少瓦？

（3）飞机发动机完全燃烧7.5 $t$燃油放出的热量为多少焦耳？

（4）若飞机以500 $m/s$的速度巡航时，发动机完全燃烧7.5 $t$燃油，飞机飞行距离为多少？

今年5月18日，我国首次在南海成功试采海域可燃冰，可燃冰具有热值大、储量大、能直接点燃等特点。它的热值约为 $1.4\times {10}^{10}J/m^3$，则 $3m^3$的可燃冰完全燃烧后放出的热量为　　 $J$．假设这些热量全部被比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$的水吸收，可以使　　 $\mathit{kg}$的水温度升高 ${50}^{°}\text{C}$。

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

2017年5月18日，我国在南海北部神狐海域进行的可燃冰试采获得成功，标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产量的国家。下面是有关可燃冰的简要介绍：

可燃冰是一种由天然气与水在低温 $(0~{10}^{°}\text{C})$高压 $(>{10}^7\mathit{Pa})$条件下形成的类冰状结晶物质，又名天然气水合物。它的主要成分是甲烷，燃烧后仅产生少量的水和二氧化碳，但燃烧时产生的热量极大。例如，用汽油作燃料的小汽车，100升汽油大约能行驶 $1000\mathit{km}$，若用相同体积的可燃冰作燃料则可以行驶约 $50000\mathit{km}$．据科学家估测地球上可燃冰的总储量约为21000万亿立方米，若能完全开采，可满足人类使用1000年。

根据以上介绍和所学物理知识，下列关于可燃冰的说法中正确的是 $($　　 $)$

A．可燃冰是一种可再生能源

B．可燃冰形成过程中的主要物态变化是汽化

C．可燃冰的热值大于汽油的热值

D．可燃冰在燃烧时将内能转化为机械能

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？

近年来，宜昌市着力打造生态能源示范村，新增太阳能热水器4000多台。如图所示某太阳能热水器接收太阳能的有效面积为 $3m^2$，假设某天有效光照时间为 $6h$，每平方米太阳的平均辐射功率为 $2.4\times {10}^{6}J/h$，将热水器内初温为 ${15}^{°}\text{C}$的水温度升高到 ${70}^{°}\text{C}$．（太阳能热水器的工作效率为 $50\%)$

（1）家用燃气热水器的工作效率为 $60\%$，把相同质量的水从 ${15}^{°}\text{C}$加热到 ${70}^{°}\text{C}$，使用太阳能热水器可节约多少千克液化石油气？（液化石油气的热值为 $4\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

（2）人们利用太阳能，除了转化为内能之外，还有“光电转换”，即利用　　将太阳能转化为电能；还有“光化转换”，即通过　　将太阳能转化为化学能。

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 】

下列关于热机、热值的说法正确的是 $($　　 $)$

A．汽油机、柴油机都有火花塞和喷油嘴这两个关键部件

B．某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫这种燃料的热值，单位是 $\mathit{kg}/J$

C．柴油机工作的效率是 $35\%$，说明它工作时柴油燃烧释放的能量 $65\%$转化为有用功

D．四冲程内燃机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的

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　　 ${}^{°}\text{C}$。 $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3]$

为了保护环境，我们应大力提倡使用清洁能源。现要将 $20\mathit{kg}$的水从 ${16}^{°}\text{C}$加热到 ${50}^{°}\text{C}$，如果使用效率为 $85\%$的电热水器，需要耗电　　 $\mathit{kW}·h$；如果使用热效率为 $80\%$的天然气热水器，需要消耗　　 $m^3$天然气。已知水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，天然气的热值为 $3.2\times {10}^{7}J/m^3$（结果均保留到小数点后2位）。

氢燃料是一种绿色能源，氢燃料电池工作原理如图所示。工作时，向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气，在氢电极上由于催化剂的作用氢气变为氢离子向氧电极移动，最后在氧电极上聚集，电子则留在氢电极上，如果将两电极用灯泡连接，则会在灯泡上形成　　（选填“向左”或“向右” $)$的电流。如果已知某氢燃料电池车输出功率为40千瓦，以 $80\mathit{km}/h$的速度行驶 $100\mathit{km}$，则需要消耗氢气　　 $\mathit{kg}$（已知燃料电池车能量转化效率为 $60\%$，每千克氢气能释放的能量为 $1.5\times {10}^{8}J)$，这些氢气的总能量大约相当于　　 $\mathit{kg}$汽油完全燃烧放出的热量（结果保留一位小数，已知汽油的热值为 $4.5\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$。

某同学家使用燃气热水器，平均每天需将 $100\mathit{kg}$的水从 ${18}^{°}\text{C}$加热到 ${58}^{°}\text{C}$．若天然气完全燃烧放出热量的 $70\%$被水吸收，则热水器平均每天消耗天然气　

　    $m^3$． $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， $q_{\mathit{天然气}}=4.0\times {10}^{7}J/m^3]$。