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九年级物理解答题一般
题目
氢燃料电池汽车利用氢与氧发生化学反应产生电能,供给电动机,从而驱动汽车行驶.该类型汽车甲在平直公路上从AA地匀速出发,牵引力做功7.2×107J7.2\times 10^{7}J.若氢燃料电池将化学能转化为电能的效率为75%75\%,所产生电能EE_{电}80%80\%用于维持汽车匀速行驶.q=1.5×108J/kgq_{氢}=1.5\times 10^{8}J/kg,q汽油=4.6×107J/kgq_{汽油}=4.6\times 10^{7}J/kg.
(1)(1)求此过程中产生的电能EE_{电}.
(2)(2)求此过程中需要消耗的氢燃料的质量.(假设氢燃料完全燃烧)
(3)(3)燃油汽车乙也在该公路上从AA地匀速出发,假设汽油在汽缸内完全燃烧,牵引力做相同的功需要燃烧5kg5kg汽油,汽车乙发动机的效率为多少?(计算结果精确到0.1%)0.1\%)
知识点:功率的计算、热机章节:第5章 热与能 / 5.5 热机

答案与解析

答案

(8(8分)(1)牵引力做功7.2×107J7.2\times 10^{7}J,产生电能EE_{电}80%80\%用于维持汽车匀速行驶,则此过程中产生的电能为:
E=Wη=7.2×107J80%=9×107J{E}_{电}=\frac{W}{η}=\frac{7.2×1{0}^{7}J}{80\%}=9×1{0}^{7}J
(2)(2)若氢燃料电池将化学能转化为电能的效率为75%75\%,故氢燃料完全燃烧放出的热量为:
Q=Eη=9×107J75%=1.2×108J{Q}_{放}=\frac{{E}_{电}}{η}=\frac{9×1{0}^{7}J}{75\%}=1.2×1{0}^{8}J
需要消耗的氢燃料的质量为:
m=Qq=1.2×108J1.5×108J/kg=0.8kgm=\frac{{Q}_{放}}{q_氢}=\frac{1.2×1{0}^{8}J}{1.5×1{0}^{8}J/kg}=0.8kg
(3)(3)汽油完全燃烧放出的热量为:
Q汽油=m汽油q汽油=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J{Q}_{汽油}={m}_{汽油}{q}_{汽油}=5kg×4.6×1{0}^{7}J/kg=2.3×1{0}^{8}J
汽车乙发动机的效率为:
η=WQ汽油×100%=7.2×107J2.3×108J×100%31.3%η′=\frac{W}{{Q}_{汽油}}×100\%=\frac{7.2×1{0}^{7}J}{2.3×1{0}^{8}J}×100\%≈31.3\%
答:(1)此过程中产生的电能为9×107J9\times 10^{7}J
(2)(2)此过程中需要消耗的氢燃料的质量为0.8kg0.8kg
(3)(3)汽车乙发动机的效率为31.3%31.3\%

解析

(8(8分)(1)牵引力做功7.2×107J7.2\times 10^{7}J,产生电能EE_{电}80%80\%用于维持汽车匀速行驶,则此过程中产生的电能为:
E=Wη=7.2×107J80%=9×107J{E}_{电}=\frac{W}{η}=\frac{7.2×1{0}^{7}J}{80\%}=9×1{0}^{7}J
(2)(2)若氢燃料电池将化学能转化为电能的效率为75%75\%,故氢燃料完全燃烧放出的热量为:
Q=Eη=9×107J75%=1.2×108J{Q}_{放}=\frac{{E}_{电}}{η}=\frac{9×1{0}^{7}J}{75\%}=1.2×1{0}^{8}J
需要消耗的氢燃料的质量为:
m=Qq=1.2×108J1.5×108J/kg=0.8kgm=\frac{{Q}_{放}}{q_氢}=\frac{1.2×1{0}^{8}J}{1.5×1{0}^{8}J/kg}=0.8kg
(3)(3)汽油完全燃烧放出的热量为:
Q汽油=m汽油q汽油=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J{Q}_{汽油}={m}_{汽油}{q}_{汽油}=5kg×4.6×1{0}^{7}J/kg=2.3×1{0}^{8}J
汽车乙发动机的效率为:
η=WQ汽油×100%=7.2×107J2.3×108J×100%31.3%η′=\frac{W}{{Q}_{汽油}}×100\%=\frac{7.2×1{0}^{7}J}{2.3×1{0}^{8}J}×100\%≈31.3\%
答:(1)此过程中产生的电能为9×107J9\times 10^{7}J
(2)(2)此过程中需要消耗的氢燃料的质量为0.8kg0.8kg
(3)(3)汽车乙发动机的效率为31.3%31.3\%

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