《2025年尖子生题库九年级物理人教版》

2. 跨学科融合 据统计，每燃烧1 kg燃油约排放3.3 kg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，其应用流程如图14-综-11所示。

请结合上述信息完成下面的问题：
(1) 氢燃料电池将化学能直接转化为电能。
(2) 当储氢瓶内壁1 $cm^2$的面积上受到的压力为$3.5×10^3$ N时，瓶内气体压强为$3.5×10^7$Pa。
(3) 以氢燃料电池卡车为例，若卡车在水平路面上匀速行驶72 km用时1 h，功率为172 kW，则卡车的行驶速度为20m/s；卡车所做的机械功为$6.192×10^8$J。
(4) 与燃油卡车相比，氢燃料电池卡车行驶72 km消耗的燃油质量为40kg。(燃油机的效率取36%，燃油的热值$q$取$4.3×10^7$ J/kg)

答案： 2.
(1)化学 电
(2)$3.5 × 10^{7}$
(3)$20$ $6.192 × 10^{8}$
(4)$40$【解析】
(1)由题图可知，氢燃料电池是将氢的化学能直接转化为电能；
(2)$p = \frac{F}{S} = \frac{3.5 × 10^{3} N}{1 × 10^{-4} m^{2}} = 3.5 × 10^{7} Pa$；
(3)卡车的行驶速度为：$v = \frac{s}{t} = \frac{72 km}{1 h} = 20 m/s$；卡车所做的机械功为：$W = Pt = 172 × 10^{3} W × 3600 s = 6.192 × 10^{8} J$；
(4)根据$\eta = \frac{W}{Q_{吸}}$可知，燃料完全燃烧放出的热量为：$Q_{放} = \frac{W}{\eta} = \frac{6.192 × 10^{8} J}{36\%} = 1.72 × 10^{9} J$，消耗燃油的质量为：$m = \frac{Q_{放}}{q} = \frac{1.72 × 10^{9} J}{4.3 × 10^{7} J/kg} = 40 kg$。