Question

18．閱讀下列材料，并解答問題：
“可燃冰”被視為21世紀(jì)的新型綠色能源．科學(xué)家估計(jì)，全球海洋底部可燃冰分布的范圍約4000萬平方公里，儲量可供人類使用約1000年．我國南海海底存儲著豐富的可燃冰資源，已經(jīng)查明的儲量相當(dāng)于目前陸上石油、天然氣資源量總數(shù)的三分之一．
可燃冰的主要成分是甲烷，1m³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為3.6×10⁷J/m³．
桂林市新開通的301路公交車，使用LNG天然液化氣為燃料，這種燃料的主要成分就是甲烷．
如果301路公交車滿載乘客時(shí)總質(zhì)量是6000kg，1m³可燃冰轉(zhuǎn)化生成的甲烷氣體完全燃燒產(chǎn)生的能量，可供公交車滿載時(shí)以36km/h的速度勻速行駛1620min，行駛中公交車受到的平均阻力為車重的0.05倍，則這段時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為多大？（g取10N/kg）

Answer 1

分析 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），知道甲烷的體積和熱值，利用Q_放=qV求1m³可燃冰轉(zhuǎn)化生成的甲烷氣體完全燃燒放出熱量；再利用效率公式求發(fā)動(dòng)機(jī)效率．

解答 解：
由題知：v=36km/h=10m/s，t=1620min=9.72×10⁴s
公交車行駛路程：
s=vt=10m/s×9.72×10⁴s=9.72×10⁵m，
因?yàn)檐噭蛩傩旭偅?br />所以汽車的牽引力：
F=f=0.05G_車=0.05mg=0.05×6000kg×10N/kg=3×10³N，
牽引力做的有用功：
W_有=Fs=3×10³N×9.72×10⁵m=2.916×10⁹J，
成的甲烷氣體完全燃燒放出熱量：
Q_放=q_甲烷V=3.6×10⁷J/m³×164m³=5.904×10⁹J，
發(fā)動(dòng)機(jī)效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{Q}_{放}}$=$\frac{2.916×1{0}^{9}J}{5.904×1{0}^{9}J}$×100%≈49.3%．
答：這段時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為49.3%．

點(diǎn)評 本題為力學(xué)、熱學(xué)的綜合題，考查了學(xué)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(yùn)用，知識點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，屬于難題，要求靈活運(yùn)用所學(xué)知識求解．