《2025年单元学习指导与练习九年级科学上册浙教版》

5. 氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点,被认为是21世纪最理想的能源之一,问:[c水=4.2×10³焦/(千克·℃),氢气的热值为1.4×10⁸焦/千克]
(1) 质量为0.3千克的氢燃料完全燃烧放出的热量是$4.2×10^{7}$焦。
(2) 若这些热量全部被质量为200千克,温度为15℃的水吸收,则水升高的温度为$50^{\circ}C$。
(3) 氢燃料新能源公交车是一种新型的交通工具。某氢燃料新能源公交车以140千瓦的恒定功率匀速行驶,如果0.3千克的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等,那么这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间?

答案： $5 (1) 4.2×10^{7} (2) 50^{\circ}C (3) 300$秒

6. “可燃冰”被视为21世纪的新型绿色能源。可燃冰的主要成分是甲烷,1米³可燃冰可转化生成164米³的甲烷气体和0.8米³的水,已知甲烷气体的热值为3.6×10⁷焦/米³。某市多条线路上的公交车用天然液化气作燃料,这种燃料的主要成分就是甲烷。如果某路公交车满载乘客时总质量是6000千克,1米³可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧时产生的能量,可供公交车满载时以36千米/时的速度匀速行驶1640分钟,行驶过程中公交车受到的平均阻力为车重的5%。请回答下列问题:
(1) 甲烷气体燃烧时,能量的转化过程为化学能转化为内能。
(2) 这段时间内发动机的实际输出功率为多大?
(3) 1米³可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧时可放出多少热量?

答案： $(2)$ 求这段时间内发动机的实际输出功率
- 解：
首先，计算公交车的重力$G = mg$，其中$m = 6000kg$，$g = 10N/kg$，则$G=6000kg×10N/kg = 6×10^{4}N$。
因为公交车匀速行驶，所以牵引力$F = f$（二力平衡），已知行驶过程中公交车受到的平均阻力$f = 5\%G$，则$F=f = 5\%×6×10^{4}N=3000N$。
公交车速度$v = 36km/h=36×\frac{1000m}{3600s}=10m/s$。
根据功率公式$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv$（$W = Fs$，$v=\frac{s}{t}$），可得发动机的实际输出功率$P = Fv=3000N×10m/s = 3×10^{4}W$。
$(3)$ 求$1$米$^{3}$可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧时可放出的热量
- 解：
已知$1$米$^{3}$可燃冰可转化生成$V = 164m^{3}$的甲烷气体，甲烷气体的热值$q = 3.6×10^{7}J/m^{3}$。
根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=Vq$，可得$Q_{放}=164m^{3}×3.6×10^{7}J/m^{3}=5.904×10^{9}J$。
综上，$(2)$ 这段时间内发动机的实际输出功率为$\boldsymbol{3×10^{4}W}$；$(3)$$1$米$^{3}$可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧时可放出$\boldsymbol{5.904×10^{9}J}$热量。