《2025年一遍过九年级物理全一册沪科版》

1 查阅资料,完成表格。
|时间|阶段|交通工具|所用燃料(或所用能源)|
|19世纪|蒸气阶段|蒸汽火车、蒸汽轮船| |
|20世纪初|内燃机阶段|汽车、摩托车、拖拉机、飞机| |
|20世纪后期|电气阶段|电动汽车、电动车、高铁| |
|21世纪|自动化阶段和新能源|无人汽车、氢能源汽车、太阳能汽车等|电能、氢、太阳能等|

答案： 1【答案】如表所示。
时间 阶段 交通工具 所用燃料(或所用能源)
19世纪 蒸汽阶段 蒸汽火车、蒸汽轮船 煤炭
20世纪初 内 燃 机阶段 汽车、摩托车、拖拉机、飞机 汽油、柴油
20世纪后期 电气阶段 电动汽车、电动车、高铁 电能
21世纪 自动化阶段 和 新能源 无人汽车、氢能源汽车、太阳能汽车等 电能、氢、太阳能等

|类型|纯电动(BEV,只能充电)|串联式插电混动(增程、REEV)|并联式插电混动、混联式混合动力汽车|燃料电池汽车|
|特点|没有发动机,只能充电,不能加油|油箱和发动机是不能提供动力驱动汽车行驶的，发动机只能用来发电|电池配的电动机可以驱动汽车，油箱配的发动机也可以驱动汽车|通常以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电能驱动电机进行工作|

答案： 2【答案】如表所示。(开放性答案,仅供参考)
国新能源汽车的发展
类型 纯 电 动（ BEV，只能充电） 串联式插电混动(增程、REEV) 并联式插电混动、混合动力汽车 燃料电池汽车
特点 没有发动机，只能充电，不能加油 油箱和发动机是不能提供动力驱动汽车行驶的，发动机只能用来发电 电池配的电动机可以驱动汽车，油箱配的发动机也可以驱动汽车 通常以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电能驱动电机进行工作

3 物理小组的同学在社会实践活动中,绘制了一辆某种型号汽车在额定功率下行驶时单位时间内的能量流向图,请你参与讨论下列有关问题。

(1)汽车刹车时,为防止刹车片过热造成刹车失灵,要向刹车片喷水,这是通过热传递的方式改变刹车片的内能。
(2)当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”,这时发动机的效率将降低(填“升高”“不变”或“降低”),汽油在不充分燃烧时其热值不变(填“增大”“不变”或“减小”)。
(3)若将机器转化为有用功的能量与输入发动机的能量的比值定义为“能量转化效率”,由图中提供的数据可得,该汽车的能量转化效率为12.5%。

答案： 3【答案】
(1)热传递
(2)降低 不变
(3)12.5%
【解析】
(2)汽油在发动机内燃烧不充分时消耗燃料质量增加,由$Q_{放}=mq$可知,消耗的能量将会增加,又根据$\eta =\frac{W}{Q_{放}}× 100\%$可知,有用功的占比下降,故热机的机械效率降低。热值是燃料的一种性质,与燃料是否完全燃烧无关,故汽油在发动机内燃烧不充分会冒"黑烟",但汽油的热值不变。
(3)由题意知,汽车的能量转化效率$\eta =\frac{W_{有}}{W_{输入}}× 100\%=\frac{1× 10^{4}\ \text{J}}{8× 10^{4}\ \text{J}}× 100\% =12.5\%$。

4 据统计,每燃烧1kg燃油约排放3.3kg的二氧化碳,为实现碳达峰、碳中和的目标,氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大,使用氢燃料电池的交通工具不断丰富,其应用流程如下:

(1)以氢燃料电池卡车为例,若卡车在水平路面上匀速行驶72km用时1h,功率为172kW。
①卡车的行驶速度为20m/s。
②卡车所受牵引力为8.6×10³N。
③与燃油卡车相比,氢燃料电池卡车行驶72km可减排二氧化碳的质量为132kg。(燃油机的效率取36%,燃油的热值q取$4.3×10^7J/kg)$
(2)用氢气作燃料除绿色低碳外,还有什么优点?热值高。

答案： 4【答案】
(1)①20 ②$8.6× 10^{3}$ ③132
(2)热值高
【解析】
(1)①卡车的行驶速度$v=\frac{s}{t}=\frac{72\ \text{km}}{1\ \text{h}}=72\ \text{km/h}=20\ \text{m/s}$。
②根据$P=\frac{W}{t}$可得,卡车输出的能量$W=Pt=172\ \text{kW}× 1\ \text{h}=172\ \text{kW·h}=6.192× 10^{8}\ \text{J}$,由$W=Fs$可得,卡车所受牵引力$F=\frac{W}{s}=\frac{6.192× 10^{8}\ \text{J}}{72× 10^{3}\ \text{m}}=8.6× 10^{3}\ \text{N}$。
③由$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}× 100\%=\frac{W}{Q}× 100\%$可得,燃油完全燃烧释放的热量$Q=\frac{W}{\eta}=\frac{6.192× 10^{8}\ \text{J}}{36\%}=1.72× 10^{9}\ \text{J}$,由$Q=mq$可得,需要消耗燃油的质量$m_{燃油}=\frac{Q}{q}=\frac{1.72× 10^{9}\ \text{J}}{4.3× 10^{7}\ \text{J/kg}}=40\ \text{kg}$,减排二氧化碳的质量$m_{二氧化碳}=3.3m_{燃油}=132\ \text{kg}$。
(2)氢气是一种可燃性气体,相同质量的氢气与其他物质相比,氢气在氧气中完全燃烧放出的热量多,即热值高。