《2025年新编基础训练九年级物理上册通用版Y》

4. (2025·六安)某汽车沿水平路面匀速直线行驶 200 s,发动机做功为$ 3.36×10^7 J,$消耗柴油 2.1 kg。$[c_{水}= 4.2×10^3 J/(kg·℃),q_{柴油}= 4×10^7 J/kg]$
(1)求消耗的柴油完全燃烧释放的热量。
(2)求该汽车发动机的效率。
(3)若 2.1 kg 柴油完全燃烧释放的热量全部被水吸收,可将多少千克水从 20℃加热到 70℃。

答案： 4.
(1)8.4×10⁷ J
(2)40%
(3)400 kg

5. 负责执行我国首次火星探索任务的天问一号探测器,其成功发射是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。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。已知$ q_{氢}= 1.4×10^8 J/kg,c_{水}= 4.2×10^3 J/(kg·℃)。$
(1)某火箭发射时携带了$ 3×10^4 kg $液态氢燃料,若这些燃料完全燃烧释放的热量全部被水吸收,最多能将多少千克初温为 20℃的水加热至沸腾？(当地大气压为 1 个标准大气压)
(2)氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中,一辆氢能源车以$ 7×10^4 W $的功率在水平路面沿直线匀速行驶 50 min,消耗了 3 kg 燃料,求发动机的效率。

答案： 5.
(1)1.25×10⁷ kg
(2)50% 解析:
(1)燃料完全燃烧释放的热量$ Q_{放}=m_1q_{氢}=3×10^4\ kg×1.4×10^8\ J/kg=4.2×10^{12}\ J $,水吸收热量$ Q_{吸}=Q_{放}=4.2×10^{12}\ J $,$ \Delta t=t_2-t_1=100\ ℃-20\ ℃=80\ ℃ $,水的质量$ m=\frac{Q_{吸}}{c_{水}\Delta t}=\frac{4.2×10^{12}\ J}{4.2×10^3\ J/(kg·℃)×80\ ℃}=1.25×10^7\ kg $。
(2)发动机所做的有用功$ W_{有用}=Pt=7×10^4\ W×3000\ s=2.1×10^8\ J $,燃料完全燃烧放出的热量$ Q_{放}'=m_2q_{氢}=3\ kg×1.4×10^8\ J/kg=4.2×10^8\ J $,发动机的效率$ \eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}'}×100\%=\frac{2.1×10^8\ J}{4.2×10^8\ J}×100\%=50\% $。