Question

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．可燃冰的主要成份是甲烷，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，這種燃料的主要成份就是甲烷．如果301路公交車滿載乘客時總質(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，可供公交車滿載時以36km/h的速度勻速行駛1640min，行駛中公交車受到的平均阻力為車重的0.05倍，（g=10N/kg）
（1）則這段時間內(nèi)發(fā)動機(jī)所受阻力是多大？發(fā)動機(jī)功率為多少？
（2）此發(fā)動機(jī)效率為多大？

Answer 1

分析：（1）知道滿載乘客時公交車的總質(zhì)量，根據(jù)G=mg和行駛中公交車受到的平均阻力為車重的0.05倍求出所受阻力；1m³可燃冰可轉(zhuǎn)化生成164m³的甲烷氣體，根據(jù)Q=Vq求出甲烷氣體完全燃燒放出熱量，再根據(jù)P=

W

t

求出發(fā)動機(jī)功率；
（2）汽車勻速行駛時，處于平衡狀態(tài)，受到的阻力和牽引力是一對平衡力，根據(jù)二力平衡條件求出牽引力的大�。恢�道汽車的速度，利用速度公式求出公交車行駛路程，利用W=Fs求牽引力做的功，利用效率公式求出此發(fā)動機(jī)效率．

解答：解：（1）這段時間內(nèi)發(fā)動機(jī)所受阻力：
f=0.05G=0.05mg=0.05×6000kg×10N/kg=3×10³N，
1m³可燃冰轉(zhuǎn)化生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，
由題知：t=1640min=9.84×10⁴s，
發(fā)動機(jī)的實(shí)際功率：
P=

W

t

=

Q放

t

=

5.904×109J

9.84×104s

=6×10⁴W；
（2）∵公交車勻速行駛，
∴汽車受到的牽引力：
F=f=3×10³N，
汽車行駛的速度：
v=36km/h=10m/s，
根據(jù)v=

s

t

可得，
s=vt=10m/s×9.84×10⁴s=9.84×10⁵m，
牽引力做的有用功：
W_有用=Fs=3×10³N×9.84×10⁵m=2.952×10⁹J，
發(fā)動機(jī)效率：
η=

W有用

Q放

×100%=

2.952×109J

5.904×109J

=50%．
答：（1）則這段時間內(nèi)發(fā)動機(jī)所受阻力是3×10³N，發(fā)動機(jī)功率為6×10⁴W；
（2）此發(fā)動機(jī)效率為50%．

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、功率公式、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．