九年级物理填空题动能和势能的大小变化、内能的利用及其意义、燃料的热值、太阳能的其他相关计算｜试题答案与解析

九年级物理填空题一般

题目

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

	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	氧气和汽油混合	四氧化二氮	液态氧	液态氧

表

2

燃料	热值	燃料	热值
汽油	$4.6\times 10^{7}J/kg$	煤油	$4.6\times 10^{7}J/kg$
柴油	$4.3\times 10^{7}J/kg$	氢	$1.4\times 10^{8}J/kg$

(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\times 10^{4}kg

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^{\circ}\mathrm{C}

的水加热至沸腾?

[c_{水}=4.2\times 10^{3}J/\left(kg\cdot ^{\circ}\mathrm{C}\right)

,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.

知识点：动能和势能的大小变化、内能的利用及其意义、燃料的热值、太阳能的其他相关计算章节：第22章能源与可持续发展 / 22.3 太阳能

答案与解析

答案

（1）运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，另外氢气燃烧的生成物是水，不会造成污染；

(2)3\times 10^{4}kg

液态氢完全燃烧释放的热量：

Q=mq=3\times 10^{4}kg\times 1.4\times 10^{8}J/kg=4.2\times 10^{12}J

，
一标准大气压下水的沸点为

100^{\circ}\mathrm{C}

，
水的质量为：

{m\’}=\frac{Q}{{c}_{水}Δt}=\frac{4.2×1{0}^{12}J}{4.2×1{0}^{3}J/(kg•℃)×(100℃-20℃)}=1.25\times 10^{7}kg

；

(3)

氢能源车所做的功为：

W=Pt=70000W\times 0.5\times 3600s=1.26\times 10^{8}J

，

2kg

燃料完全燃烧释放的热量：

{Q\’}=m

″

q=2kg\times 1.4\times 10^{8}J/kg=2.8\times 10^{8}J

，
该发动机的效率为：

\eta =\frac{W}{Q′}×100\%=\frac{1.26×1{0}^{8}J}{2.8×1{0}^{8}J}×100\%=45\%

。
答：（1）热值大；无污染；

(2)

这些燃料完全燃烧最多能将

1.25\times 10^{7}kg

初温为

20^{\circ}\mathrm{C}

的水加热至沸腾；

(3)

该发动机的效率为

45\%

。

解析

(2)3\times 10^{4}kg