题目
图1阅读短文，回答问题：科技助力绿色冬奥北京2022年冬奥会秉承“绿色、共享、开放、廉洁”办奥理念的具体体现，是氢能源应用的缩影。冬奥会上“氢燃料电池汽车”是一道亮丽的风景线，氢燃料电池通过液态氢与空气中的氧结合发电推动汽车。氢燃料动力的燃料电池释放出能量的60%给汽车提供动力。这种汽车以100km/h的速度行驶时，耗氢4.2kg/100km。北京冬奥会火炬“飞扬”，由碳纤维制成轻而牢固。手持火炬内部空间狭小，它采用的氢作为燃料，研发团队用高压将12g氢气压缩进氢气瓶，燃烧时减压阀将瓶内氢气从4.2×107Pa减至近标准大气压，且能保持稳定流量。[q氢=1.4×108J/kg，c水=4.2×103J/（kg•℃），g=10N/kg]（1）关于“氢燃料电池汽车”，下列说法错误的是 ____ 。A.行驶过程中轮胎发热，其内能一定增大B.方向盘上适当增加花纹是为了增大摩擦力C.使轮胎形变的力是轮胎对地面的压力D.汽车遇到紧急情况刹车时，人会向前倾倒（2）研究人员对“氢燃料电池汽车”以最高车速测试时，氢燃料电池发电推动汽车将 ____ 能转化为电能后再转化为 ____ 能。当汽车以100km/h行驶时，汽车克服阻力做功的功率为 ____ W。（3）如表为0℃时1kg氢气的体积与气压的关系。 气压p/×106Pa 10 20 30 40 50 体积V/×103mL 112.0 56 37.3 28.0 22.4 根据表格，你能得到0℃时1kg氢气的体积与气压成 ____ 关系（选填“正比”或“反比”）；若冬奥火炬“飞扬”储存温度为0℃的12g氢气，氢气瓶的容积为 ____ mL。（在气压和温度一定时，气体的体积和质量成正比）（4）火炬“飞扬”某次试用400s，匀速喷出的氢气完全燃烧能使3kg的水温升高40℃，则水吸收的热量为 ____ J；减压阀喷口的横截面积为0.5×10-4m2，氢气经喷口时喷出的速度为5m/s，喷出的氢气密度为0.09kg/m3，则400s内燃烧氢气的质量 ____ kg，加热水的效率为 ____ %。
阅读短文，回答问题：科技助力绿色冬奥北京2022年冬奥会秉承“绿色、共享、开放、廉洁”办奥理念的具体体现，是氢能源应用的缩影。
冬奥会上“氢燃料电池汽车”是一道亮丽的风景线，氢燃料电池通过液态氢与空气中的氧结合发电推动汽车。氢燃料动力的燃料电池释放
出能量的60%给汽车提供动力。这种汽车以100km/h的速度行驶时，耗氢4.2kg/100km。
北京冬奥会火炬“飞扬”，由碳纤维制成轻而牢固。手持火炬内部空间狭小，它采用的氢作为燃料，研发团队用高压将12g氢气压缩进氢气瓶，燃烧时减压阀将瓶内氢气从4.2×107Pa减至近标准大气压，且能保持稳定流量。
[q氢=1.4×108J/kg，c水=4.2×103J/（kg•℃），g=10N/kg]
（1）关于“氢燃料电池汽车”，下列说法错误的是 ____ 。
A.行驶过程中轮胎发热，其内能一定增大
B.方向盘上适当增加花纹是为了增大摩擦力
C.使轮胎形变的力是轮胎对地面的压力
D.汽车遇到紧急情况刹车时，人会向前倾倒
（2）研究人员对“氢燃料电池汽车”以最高车速测试时，氢燃料电池发电推动汽车将 ____ 能转化为电能后再转化为 ____ 能。当汽车以100km/h行驶时，汽车克服阻力做功的功率为 ____ W。
（3）如表为0℃时1kg氢气的体积与气压的关系。
| 气压p/×106Pa | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
| 体积V/×103mL | 112.0 | 56 | 37.3 | 28.0 | 22.4 |
（4）火炬“飞扬”某次试用400s，匀速喷出的氢气完全燃烧能使3kg的水温升高40℃，则水吸收的热量为 ____ J；减压阀喷口的横截面积为0.5×10-4m2，氢气经喷口时喷出的速度为5m/s，喷出的氢气密度为0.09kg/m3，则400s内燃烧氢气的质量 ____ kg，加热水的效率为 ____ %。
题目解答
答案
解：（1）A、行驶过程中地面对轮胎的摩擦力对轮胎做功使轮胎发热，轮胎的内能一定增大，故A正确；
B、在压力不变时，使接触面变粗糙可以增大摩擦力，方向盘上适当增加花纹是为了增大摩擦力，故B正确；
C、使轮胎形变的力是地面对轮胎的压力，故C错误；
D、刹车前，汽车和乘客共同以较大的速度向前行驶，当突然刹车时，人的下半身由于阻力作用突然减慢速度，而上半身由于惯性还要保持原来较大的速度向前运动，因此车上的人会向前倾倒，故D正确；
故选：C。
（2）氢燃料电池通过液态氢与空气中的氧结合发电是化学能转化为电能，电动机推动汽车是电能转化为机械能；
根据Q放=qm可知消耗氢燃料产生的热量：Q放=q氢m=1.4×108J/kg×4.2kg=5.88×108J，
由η=$\frac{{W}_{有用}}{{Q}_{放}}$×100%可得有用功：W有用=ηQ放=60%×5.88×108J=3.258×108J，
由v=$\frac{s}{t}$可得汽车行驶100km的时间：t=$\frac{s}{v}$=$\frac{100km}{100km/h}$=1h=3600s，
根据P=$\frac{W}{t}$得功率：P=$\frac{{W}_{有用}}{t}$=$\frac{3.258×1{0}^{8}J}{3600s}$=9.8×104W；
（3）有表格数据可知，0℃时1kg氢气的体积与气压的乘积：pV=10×106Pa×112.0×103mL=……=50×106Pa×22.4×103mL，为定值，所以能得到0℃时1kg氢气的体积与气压成反比关系；
瓶内气压为4.2×107Pa，温度为0℃时1kg氢气的体积和气压的关系：pV=10×106Pa×112.0×103mL=4.2×107Pa×V，
解得：V=26.7×103mL，
在气压和温度一定时，气体的体积和质量成正比，0℃的12g氢气在氢气瓶内的体积即氢气瓶的容积：V容=V0=$\frac{12g}{1000g}$×26.7×103mL=320.4mL；
（4）根据Q吸=cmΔt可知3kg的水温升高40℃吸收的热量：Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/（kg•℃）×3kg×40℃=5.04×105J，
400s内喷出的氢气的体积：V氢气=Svt=0.5×10-4m2×5m/s×400s=1×10-1m3，
由ρ=$\frac{m}{V}$可知400s内内喷出的氢气的质量：m氢气=ρ氢气V氢气=1×10-1m3×0.09kg/m3=9×10-3kg，
由Q放=qm可知消耗氢燃料产生的热量：Q放2=q氢m氢气=1.4×108J/kg×9×10-3kg=1.26×106J，
则加热水的效率为：η2=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放2}}$×100%=$\frac{5.04×1{0}^{5}J}{1.26×1{0}^{6}J}$×100%=40%。
故答案为：（1）C；（2）化学；机械；9.8×104；（3）反比；320.4；（4）5.04×105；9×10-3；40。
B、在压力不变时，使接触面变粗糙可以增大摩擦力，方向盘上适当增加花纹是为了增大摩擦力，故B正确；
C、使轮胎形变的力是地面对轮胎的压力，故C错误；
D、刹车前，汽车和乘客共同以较大的速度向前行驶，当突然刹车时，人的下半身由于阻力作用突然减慢速度，而上半身由于惯性还要保持原来较大的速度向前运动，因此车上的人会向前倾倒，故D正确；
故选：C。
（2）氢燃料电池通过液态氢与空气中的氧结合发电是化学能转化为电能，电动机推动汽车是电能转化为机械能；
根据Q放=qm可知消耗氢燃料产生的热量：Q放=q氢m=1.4×108J/kg×4.2kg=5.88×108J，
由η=$\frac{{W}_{有用}}{{Q}_{放}}$×100%可得有用功：W有用=ηQ放=60%×5.88×108J=3.258×108J，
由v=$\frac{s}{t}$可得汽车行驶100km的时间：t=$\frac{s}{v}$=$\frac{100km}{100km/h}$=1h=3600s，
根据P=$\frac{W}{t}$得功率：P=$\frac{{W}_{有用}}{t}$=$\frac{3.258×1{0}^{8}J}{3600s}$=9.8×104W；
（3）有表格数据可知，0℃时1kg氢气的体积与气压的乘积：pV=10×106Pa×112.0×103mL=……=50×106Pa×22.4×103mL，为定值，所以能得到0℃时1kg氢气的体积与气压成反比关系；
瓶内气压为4.2×107Pa，温度为0℃时1kg氢气的体积和气压的关系：pV=10×106Pa×112.0×103mL=4.2×107Pa×V，
解得：V=26.7×103mL，
在气压和温度一定时，气体的体积和质量成正比，0℃的12g氢气在氢气瓶内的体积即氢气瓶的容积：V容=V0=$\frac{12g}{1000g}$×26.7×103mL=320.4mL；
（4）根据Q吸=cmΔt可知3kg的水温升高40℃吸收的热量：Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/（kg•℃）×3kg×40℃=5.04×105J，
400s内喷出的氢气的体积：V氢气=Svt=0.5×10-4m2×5m/s×400s=1×10-1m3，
由ρ=$\frac{m}{V}$可知400s内内喷出的氢气的质量：m氢气=ρ氢气V氢气=1×10-1m3×0.09kg/m3=9×10-3kg，
由Q放=qm可知消耗氢燃料产生的热量：Q放2=q氢m氢气=1.4×108J/kg×9×10-3kg=1.26×106J，
则加热水的效率为：η2=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放2}}$×100%=$\frac{5.04×1{0}^{5}J}{1.26×1{0}^{6}J}$×100%=40%。
故答案为：（1）C；（2）化学；机械；9.8×104；（3）反比；320.4；（4）5.04×105；9×10-3；40。