Question

10．閱讀下列材料，并解答問題：
2016年6月27日港媒稱，靠近廣東沿海珠江口盆地的南中國海海域日前發(fā)現了新的“可燃冰”儲量，這意味著開發(fā)高純度燃料作為新能源又邁出了重大的一步．報道稱，政府在3年前就證實了廣東沿海珠江口盆地東部海域存在可燃冰．該區(qū)域的儲量可能相當于1000億到1500億立方米的天然氣．
可燃冰的主要成份是甲烷，1m³可燃冰可轉化生成164m³的甲烷氣體和0.8m³的水，已知甲烷氣體的熱值為3.6×10⁷ J/m³．綿陽公交車，使用LNG天然液化氣為燃料，這種燃料的主要成份就是甲烷．如果一輛公交車滿載乘客時總質量是6000kg，1m³可燃冰轉化生成的甲烷氣體完全燃燒產生的能量，可供公交車滿載時以36km/h的速度勻速行駛24小時，行駛中公交車滿載乘客時受到的平均阻力為車重的0.04倍，則這段時間內發(fā)動機的效率為多少（取g=10N/kg）？

Answer 1

分析 （1）知道甲烷的體積和熱值，利用Q_放=qV求1m³可燃冰轉化生成的甲烷氣體完全燃燒放出熱量；
（2）知道汽車的速度，利用s=vt求公交車行駛路程；由于汽車勻速行駛，所以汽車的牽引力等于阻力；利用W=Fs求牽引力做的功（有用功），再利用效率公式求發(fā)動機效率．

解答 解：
1m³可燃冰轉化生成的甲烷氣體完全燃燒放出熱量：
Q=q_甲烷V=3.6×10⁷J/m³×164m³=5.904×10⁹J；
（2）由題知：v=36km/h，
由v=$\frac{s}{t}$得，公交車行駛路程：
s=vt=36km/h×24h=8.64×10⁵m，
由于車勻速行駛，處于平衡狀態(tài)，
汽車的牽引力：F=f=0.04G_車=0.04mg=0.04×6000kg×10N/kg=2.4×10³N，
牽引力做的有用功：W=Fs=2.4×10³N×8.64×10⁵m=2.0736×10⁹J，
發(fā)動機效率：
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{2.0736×1{0}^{9}J}{5.904×1{0}^{9}J}$×100%=35%．
答：這段時間內發(fā)動機的效率為35%．

點評 本題為力學、熱學的綜合題，考查了學生對速度公式、燃料完全燃燒放熱公式、功的公式、效率公式的掌握和運用，知識點多、綜合性強，要求靈活運用所學知識求解．