初中物理燃料的热值及其计算试题

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水陆两栖飞机“鲲龙” $\mathit{AG}600$

2018年10月20日，国产大型水陆两栖飞机“鲲龙” $\mathit{AG}600$成功实现水上起降，如图所示。 $\mathit{AG}600$装有4台国产 $\mathit{WJ}6$涡轮螺旋桨发动机，是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要，研制的大型特种用途民用飞机，既能在陆地上起降，又能在水面上起降，是一艘会飞的船。

飞机发动机的热效率和推进效率是反映飞机性能的重要指标。发动机的热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，推进效率是指发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与获得的机械能之比。

飞机的部分参数如下表所示：

$\mathit{WJ}6$发动机数量	4台	最大起飞质量	$53.5t$
最大巡航速度	$500\mathit{km}/h$	发动机巡航推力	$4.6\times {10}^{4}N$
发动机的热效率	$40\%$	发动机的推进效率	$\dots \dots$

（1）“鲲龙” $\mathit{AG}600$在水面降落的过程中，重力势能　　，动能　　。

（2）机翼外形做成上凸下平的流线型是利用了　　的原理，从水面产生较大的升力。

（3） $\mathit{AG}600$以最大速度满载巡航 $2h$，消耗燃油 $5000\mathit{kg}$，燃油完全燃烧获得的内能是　　 $J$，此过程中发动机的推进效率为　　。（燃油的热值为 $q=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

（4）观看“鲲龙” $\mathit{AG}600$在水面上起降后，小明发现“鲲龙” $\mathit{AG}600$与普通飞机不同，机身下部制成“ $V$”形，除了能减小阻力外，这样设计的目的还有　　。

煤燃烧时，将化学能转化为          能。煤的热值是2.9×10⁷J/kg，完全燃烧20kg煤能放出
        J的热量。若这些热量的20％被水完全吸收，能使50kg50℃的水升高到       ℃

为缓解城市公交运输压力，我校综合实践活动小组针对我市淮海路交通拥挤现象，设计电力机车专用道。同学们收集到电力机车和公交汽车在某段运行区间内的相关数据如下：

××型号电力机车	电力机车 功率10^6W	平均速度 60 km／h	牵引力 5×10^3N	额定载客量80人
××型号公交汽车	燃油热值 4×10^7 J／kg	平均速度 15 km／h	牵引力 3000 N	额定载客量40人

（1）甲、乙两车站相距2.1 km，电力机车运行需要多长时间？消耗多少电能？
（2）公交汽车每千米消耗燃油0.4 kg，行驶2.1 km路程所消耗的燃油完全燃烧放出多少热量？公交汽车的效率是多少？
（3）根据题中获得的信息，从物理学角度谈一谈电力机车作为交通工具的优点。（写出一条即可）

太阳能具有清洁无污染、可再生等优点，是最有开发前景的新能源之一。小明家新安装了一台容积为500kg的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射，水温由原来的20℃升高到40℃．则：
（1） 在这4 h内水吸收了多少热量?
（2） 若这些热量由效率为20％的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少kg焦炭?
[水的比热容C水=4.2×10³J／（kg·℃）、焦炭的热值q=3.0×10⁷J／kg]

某同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系．他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1分钟记录了杯中水的温度(见表)．

加热的时间／min	0	1	2	3	4	5	6
甲杯水温／℃	25	27	29	32	34	36	38
乙杯水温／℃	25	26	27	28	29	30	31

(1)在安装、调整实验器材时，合理的顺序是(甲图中)：先调整固定_______的位置，再调整固定_______的位置(选填“A”或“B”)．
(2)为保证实验结论的可靠性，实验时除了应控制两套装置中加热时间相同外，还应控制水 的_____________、____________相同．
(3)通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是__________．
(4)该同学实验前用天平测出了烧杯中水的   质量及两灯中燃料的质量，并根据记录的数据， 利用公式Q_吸=cm(t－t₀)计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值．
你认为他的计算结果可靠吗?_____________；
为什么? ________                      _    ____．

①使10kg的水温度从30℃升高到100℃。则水需要吸收热量是        J；若秆桨煤燃烧释放的热量有50%被水吸收，则需完全燃烧          kg的秆桨煤。【秆桨煤的热值为2.4×10⁷J/kg，C_水=4.2×10³J/(kg·℃)】②有一个效率为50%的锅炉,正常工作每天耗煤480kg,现将它的效率提高到80%，每天可以节约煤    kg.

近几年来我市冬季蔬菜价格逐年攀升，但种植蔬菜的大棚数量却逐年减少，小刚调查发现，煤炭价格上涨是导致蔬菜成本上升的重要原因．为此小刚想，能否利用所学的知识对大棚进行节能改造，评估利用太阳能和电能为大棚提供能源的可行性．查询资料可知，本地区冬季太阳能集热管每平方米面积上每天可接收的太阳能是1.68×10⁷J，煤的热值为3×10⁷J/kg．请你帮助他完成下列计算，为小刚的评估提供依据．
（1）如果这些能量的90%被水吸收，可使多少千克的水从20℃升高到70℃？
（2）用集热管每平方米接收的太阳能替代煤，可节约煤多少千克？（煤完全燃烧）
（3）如果用3kW的电热器加热这些水，需要多长时间？（不计热散失）
（4）请写出一条太阳能的优点或缺点．

用燃气灶烧水，燃烧0.5千克的煤气，使50千克的水从20℃升高到70℃．已知水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），煤气的热值为4.2×10⁷J/kg．求：
（1）0.5千克煤气完全燃烧放出的热量．
（2）水吸收的热量．
（3）燃气灶烧水的效率．

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？

红梅中学锅炉房每天要将3t水从20℃加热到100℃。问：
（1）这些水要吸收多少热量？[水的比热容为4.2×10³J/(kg·℃)]
（2）“西气东输”实现后，可用天然气作为燃料来烧水，设天然气完全燃烧释放热量的75%被水吸收，学校每天因烧水要消耗多少体积的天然气？（天然气的热值q=8.4×10⁷J/ m³。气体燃料完全燃烧放出热量的公式是Q=qV，其中V表示气体燃料的体积）

(9分)氢是地球上最丰富的元素之一，氢燃烧放出能量，产物是水，不产生污染．氢能源开发是解决能源危机和环境问题的理想途径．某实验室使用的氢燃料电池电压U=220V，给一照明电路供电，照明电路由若干个“220V  100W”的灯泡并联组成．
(1)已知氢气的热值q=1.43×10⁸J/kg，则完全燃烧m=0.20kg的氢气释放的热量是多少?
(2)每个灯泡正常发光时的阻值是多大?
(3)若照明电路中的总电流I=15A，且灯泡正常发光，则电路中所接灯泡的个数是多少?

近两年政府推出了“汽车下乡”、“小排气量购置税减半”等政策，极大的促进了汽车行业的发展，随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭，小明的爸爸最近也购买了一辆轿车。
小明利用所学的物理知识对汽车进行了一系列探索与研究：

（1）汽车发动机一般是柴油机或汽油机，它把燃料燃烧放出的能转化为机械能，求完全燃烧0.1kg的汽油能够获得的能量。（汽油的热值为4.6×10⁷J/kg）
（2）小明同学阅读了汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示的图表，请根据给出的信息，计算该内燃机的效率？
（3）汽车行驶时发动机产生的牵引力是F，则燃烧质量为m、热值为q的汽油，写出能使汽车前进的距离的表达式。（用前面给出物理量的符号表示距离）

我国南海海底存储着丰富的”可燃冰“资源。可燃冰被视为21世纪新型绿色能源，可燃冰的主要成分是甲烷，1m³的可燃冰可转化生成164m³的甲烷气体和0.8m³的水。已知甲烷气体的热值是3.6×10⁷J/m³．我市公交车以天然液化气为燃料，其主要成分就是甲烷。如果一辆公交车满载乘客时总质量是6000kg，那么1m³可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧产生的能量可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶1640min。匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍。求：

（1）公交车满载乘客时的重力；（g＝10N/kg）

（2）这段时间内公交车牵引力所做功的功率；

（3）1m³的可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧所产生的能量能将多少千克的水从20℃加热到沸腾。（标准大气压，c_水＝4.2×10³J/（kg•℃），结果保留整数）

（4）这段时间内公交车发动机的效率是多大？

某款油电混合动力小汽车，具有省油、能量利用率高等特点，其相关信息如表。在某次水平道路测试中，该车以中速匀速行驶 $170\mathit{km}$，共消耗汽油 $10L$．测试过程中，内燃机既向车轮提供能量，又向蓄电池充电，同时蓄电池又将部分能量通过电动机向车轮输送，此时，内燃机和电动机共同驱动车辆前进。之后，工作人员又进行了制动测试，描绘出了制动距离（从刹车开始到车停止的距离）与制动时的速度关系图象，如图所示。

驱动模式	纯电动	启动、低速
	油电混动	中速
	纯燃油	高速
汽车质量	$1200\mathit{kg}$
车轮与地面总接触面积	$0.096m^2$

（1）由图象可知，车速越　　，制动距离越长。

（2）该车空载静止时，对水平地面的压强是多少？ $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（3）在水平道路中速匀速行驶测试中，若平均阻力为 $1000N$，牵引力做的功是多少？

（4）在水平道路中速匀速行驶测试中，若该车内燃机的效率为 $53\%$，此过程最终使蓄电池增加了多少能量？（忽略蓄电池和电动机的热损失， ${\rho }_{\mathit{汽油}}$取 $0.7\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $q_{\mathit{汽油}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

据统计，全国发生的车祸中有超过半数以上是超速、超载引起的。我市加大了道路交通安全监控管理力度，将“区间测速”座位判断是否超速的依据之一。所谓的“区间测速”，就是测算出汽车在某一区间行驶的平均速度，如果超过了该路段的最高限速即被判为超速。若监测点 $A$、 $B$相距 $18\mathit{km}$，全程限速 $40\mathit{km}/h$，由“电子眼”抓拍到装有沙子的某型号货车通过监测点 $A$、 $B$的速度分别为 $30\mathit{km}/h$和 $456\mathit{km}/h$，通过 $A$、 $B$两个监测点的时间为 $20\mathit{min}$。问：

（1）按“区间测速”标准判断该货车在 $\mathit{AB}$段行驶是否超速？

（2）按照规定，载货车车轮对地面的压强超过 $7\times {10}^5\mathit{Pa}$即被判为超载。该型号货车部分参数如表所示。其中表中参数计算，该货车在不超载的情况下，在水平路面上运动时最多能装沙子的体积为多少？ $({\rho }_{沙}=2.0\times {10}^3\mathit{km}/m^3$，取 $g=10N/\mathit{kg})$

（3）该货车在某路段平直公路上运动 $60s$的速度 $-$时间图像如图所示，这段时间内发动机完全燃烧柴油 $0.2\mathit{kg}$，已知发动机的效率 $\eta =40\%$，柴油的热值 $q=4.5\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，则货车在这段时间内运动受到的阻力为多大？

货车自重	$5\times {10}^{4}N$
轮胎触地总面积	$0.3m^2$
车厢容积	$10m^3$