Question

【題目】我國(guó)南海海底存儲(chǔ)著豐富的”可燃冰“資源．可燃冰被視為21世紀(jì)新型綠色能源，可燃冰的主要成分是甲烷，1m3的可燃冰可轉(zhuǎn)化生成164m3的甲烷氣體和0.8m3的水．已知甲烷氣體的熱值是3.6×107J/m3．我市公交車(chē)以天然液化氣為燃料，其主要成分就是甲烷．如果一輛公交車(chē)滿載乘客時(shí)總質(zhì)量是6000kg，那么1m3可燃冰轉(zhuǎn)化生成的甲烷氣體完全燃燒產(chǎn)生的能量可供公交車(chē)滿載時(shí)以36km/h的速度勻速行駛1640min．勻速行駛中公交車(chē)受到的平均阻力為車(chē)重的0.05倍．求：

（1）公交車(chē)滿載乘客時(shí)的重力；（g=10N/kg）

（2）這段時(shí)間內(nèi)公交車(chē)牽引力所做功的功率；

（3）1m3的可燃冰轉(zhuǎn)化生成的甲烷氣體完全燃燒所產(chǎn)生的能量能將多少千克的水從20°C加熱到沸騰．（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，c水=4.2×103J/（kg°C），結(jié)果保留整數(shù)）

（4）這段時(shí)間內(nèi)公交車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是多大？

Answer 1

【答案】（1）6×104N；（2）3×104W；（3）17571kg；（4）50%

【解析】

試題分析：（1）公交車(chē)滿載乘客時(shí)的重力：G總=m總g=6000kg×10N/kg=6×104N；（2）由題知，勻速行駛中公交車(chē)受到的平均阻力：f=0.05G總=0.05×6×104N=3000N，因?yàn)楣�交�?chē)勻速行駛，所以公交車(chē)受到的牽引力：F=f=3000N，公交車(chē)行駛速度v=36km/h=10m/s，這段時(shí)間內(nèi)公交車(chē)牽引力所做功的功率：P===Fv=3000N×10m/s=3×104W；（3）1m3的可燃冰可轉(zhuǎn)化生成164m3的甲烷氣體完全燃燒放出的熱量（總能量）：Q放=Vq=164m3×3.6×107J/m3=5.904×109J，由題知，水吸收的熱量Q吸=Q放=5.904×109J，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100℃，由Q吸=cm△t可得水的質(zhì)量：m==≈17571kg；（4）這段時(shí)間內(nèi)公交車(chē)牽引力所做功（有用能量）：W=Pt=3×104W×1640×60s=2.952×109J，這段時(shí)間內(nèi)公交車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：η==×100%=50%。