初中物理燃料的热值及其计算试题

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 $720\mathit{km}/h$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 $m=7.5\times {10}^4\mathit{kg}$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（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 $q=5\times {10}^{8}J/\mathit{kg})$

国家提倡节能减排，各地“煤改气”正在积极进行，某同学计算他家天然气烧水的热效率，将 $2\mathit{kg}$的水倒入烧水壶中，并测出水温为 ${20}^{°}\text{C}$，在一个标准大气压下，把水刚加热到 ${100}^{°}\text{C}$时，测出消耗天然气 $0.048m^3$，已知水的比热容 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)$，天然气热值约为 $q=4.0\times {10}^{7}J/m^3$。

求：（1）将这些水烧开，需吸收多少热量；

（2）在这种情况下，燃烧的天然气放出了多少热量；

（3）他家天然气灶的效率。

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？

在探究水的沸腾实验中，用酒精灯对水进行加热，实验中完全燃烧了 $5.6g$酒精，则放出了　　 $J$的热量；若这些热量的 $30\%$被 $150g$、 ${25}^{°}\text{C}$的水吸收，则水升高的温度是　　 ${}^{°}\text{C}$． $[$已知水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，酒精的热值为 $3.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，环境为1标准大气压 $]$。

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 】

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）

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

2017年6月2日中央电视台报道，我国在南海海底实现“可燃冰”连续稳定产气22天，可燃冰燃烧时将化学能转化为　　能，完全燃烧热值为 $5.6\times {10}^{9}J/m^3$的可燃冰 $2m^3$，放出的热量是　　 $J$，相当于完全燃烧热值为 $2.8\times {10}^{7}J/m^3$的天然气　　 $m^3$放出的热量。

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 $4.5\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$。

关于热和能，正确的说法是 $($　　 $)$

A．热传递过程中，内能大的物体放出热量

B．热机做功冲程中，内能转化为机械能

C．物体内能减少，温度一定降低

D．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多

我国于2017年5月18日在南海海域成功试采“可燃冰”，“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力，在相同条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达到天然气的数十倍。如果“可燃冰”热值是天然气的10倍，设天然气热值为 $4.2\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，完全燃烧 $0.5\mathit{kg}$ “可燃冰”放出的热量为　　 $J$；若在不考虑热量损失的情况下，这些热量能使 $800\mathit{kg}$、 ${45}^{°}\text{C}$的水刚好达到沸点，则此时水的沸点是　　 ${}^{°}\text{C}$，水面上方的气压　　1标准大气压。（选填“大于”、“小于”或“等于” $)\left(c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right)$

为响应国家“低碳环保，节能减排”的号召，我市新上线一批以天然气为燃料的新型公交汽车，其参数如图所示某次行驶过程中，汽车搭载人员及物品共 $3000\mathit{kg}$所受阻力为总重力的0.01倍。在 $40s$时间内匀速直线行驶 $400m$，共消耗天然气 $0.025\mathit{kg}$（天然气完全燃烧，其热值为 $6.4\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g=10N/\mathit{kg})$。针对此次行驶过程，求：

（1）汽车对地面的压强；

（2）汽车的功率；

（3）汽车发动机的效率。

某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶 $6.9\mathit{km}$，用时 $5\mathit{min}45s$，消耗燃油 $1.5\mathit{kg}$，已知汽车的牵引力是 $2000N$，燃油的热值为 $4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是 $($　　 $)$

①汽车行驶速度是 $20\mathit{km}/h$②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是 $6.9\times {10}^{7}J$

③汽车牵引力做功的功率是 $30\mathit{kW}$④汽车发动机的效率是 $20\%$

A．只有①和②B．只有②和③C．只有①和④D．只有②和④

汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，某研究小组对汽车开展调查研究。

（1）图甲是汽车的刹车结构示意图，根据图片分析，这是 　　杠杆（选填"省力"、"费力"或"等臂" $)$ ；某段道路的标志牌如图乙所示，为什么同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度 　　。

（2）（多选）汽车在行驶过程中遇到危急情况要紧急刹车。从发现情况到汽车停止的距离叫做停车距离，停车距离等于反应距离加上制动距离。下列行为会使停车距离变长的是 　　。

$A.$ 疲劳驾驶

$B.$ 酒后驾驶

$C.$ 接听电话

$D.$ 开车前系好安全带

（3）内燃机有四个工作冲程，图丙是内燃机的 　　冲程。

（4）假设某款纯电动汽车在平直公路上匀速行驶时，每百公里耗电30千瓦时，若电能转化为机械能效率为 $85\%$ ，则汽车匀速行驶时受到阻力为 　　 $N$ 。若质量和外形完全相同的燃油汽车，它的能量转化率为 $30\%$ ，以相同速度在同一路面上匀速行驶，每行驶百公里需要消耗的燃油为 　　 $\mathit{kg}$ 。（汽油的热值为 $q=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$ ，结果保留1位小数）

（5）若电价为0.6元 $/$ 千瓦时，汽油价格为7.0元 $/$ 升，每行驶百公里，电动汽车比燃油汽车节省 　　元。（汽油的密度 $\rho =0.71\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ，结果保留1位小数）

某台汽油机飞轮的转速为 $1800r/\mathit{min}$，在 $1s$内，汽油机完成了　 个工作循环。如果汽油机在一段时间内消耗了 $500g$汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量　　 $J$。 $\left(q_{\mathit{汽油}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}\right)$