《2025年一遍过九年级物理全一册沪科版》

4 [2025东莞期中]如图所示是氢燃料公交车在平直路面行驶时的情景。已知水的比热容$c_{水}= 4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)$,氢的热值$q_{氢}= 1.4×10^{8}J/kg$。

(1)求质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量。
(2)若这些热量全部被质量为500kg、温度为15℃的水吸收,求水升高的温度。
(3)如果氢燃料公交车的效率为50%,求完全燃烧0.6kg的氢燃料可使以120kW恒定功率匀速行驶的公交车匀速行驶的时间。

答案： 解:
(1)0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量Q_{放}=m_{氢}q_{氢}=0.6kg×1.4×10⁸J/kg=8.4×10⁷J。
(2)水吸收的热量Q_{吸}=Q_{放}=8.4×10⁷J，
由Q_{吸}=cmΔt可得，水升高的温度Δt= $\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}$ = $\frac{8.4×10⁷J}{4.2×10³J/(kg·℃)×500kg}$=40℃。
(3)由题知，公交车所做的功W=ηQ_{放}=50%×8.4×10⁷J=4.2×10⁷J，
可使公交车匀速行驶的时间t= $\frac{W}{P}$ = $\frac{4.2×10⁷J}{120×10³W}$=350s。

5 [2024安阳期中]某汽车在一段平直的公路上匀速行驶,汽车以50km/h的速度匀速直线行驶了0.6h。汽车所受的阻力与速度的图像如图所示,且行驶过程中消耗了$12.5×10^{-3}m^{3}$燃油(假设燃油完全燃烧)。若燃油的密度$ρ=0.8×10^{3}kg/m^{3}$,热值$q= 4×10^{7}J/kg$,求：

(1)汽车牵引力所做的功；
(2)燃油放出的总热量Q；
(3)汽车的热机效率。

答案： 解:
(1)当车速为50km/h时，由题图可知，此时汽车所受的阻力f=4000N，
由二力平衡的条件可知，汽车的牵引力F=f=4000N，
汽车行驶的路程s=vt=50km/h×0.6h=30km=30000m，
则汽车牵引力做的功W=Fs=4000N×30000m=1.2×10⁸J。
(2)已知消耗燃油的体积V=12.5×10⁻³m³，
则消耗燃油的质量m=ρV=0.8×10³kg/m³×12.5×10⁻³m³=10kg，
燃油完全燃烧放出的热量Q=qm=4×10⁷J/kg×10kg=4×10⁸J。
(3)汽车的热机效率η= $\frac{W}{Q}$×100%= $\frac{1.2×10⁸J}{4×10⁸J}$×100%=30%。