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．我市公交車以天然液化氣為燃料，其主要成分就是甲烷．如圖.如果一輛公交車滿載乘客時(shí)總質(zhì)量是6500kg，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滿載時(shí)以36km/h的速度勻速行駛1800min．勻速行駛中公交車受到的平均阻力為車重的0.05倍．求：

（1）公交車勻速行駛時(shí)所受到的平均阻力為多大？（g=10N/kg）

（2）這段時(shí)間內(nèi)公交車牽引力所做功的功率；

（3）1m3可燃冰可轉(zhuǎn)化生成的164m3的甲烷氣體如果完全燃燒可以釋放多少熱量？

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

Answer 1

【答案】(1)3250N (2)32500W (3) 5.904×109J (4)59.5%

【解析】

（1）知道公交車滿載乘客時(shí)的總質(zhì)量，利用G＝mg求其總重力，再根據(jù)題意求出平均阻力；

（2）由題知，勻速行駛中公交車受到的平均阻力f＝0.05G，由于公交車勻速行駛，公交車受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，大小相等，知道公交車行駛速度，利用P＝＝Fv求這段時(shí)間內(nèi)公交車牽引力所做功的功率；（3）利用Q放＝Vq求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）；（4）利用W＝Pt求這段時(shí)間內(nèi)公交車牽引力所做功（有用能量），再利用效率公式求這段時(shí)間內(nèi)公交車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率．

(1)公交車滿載乘客時(shí)的重力：G總＝m總g＝6500kg×10N/kg＝6.5×104N，

公交車勻速行駛時(shí)所受到的平均阻力f＝0.05G總＝0.05×6.5×104N＝3250N；

(2)因?yàn)楣�交車勻速行駛，所以公交車受到的牽引力�?/span>F＝f＝3250N，

公交車行駛速度v＝36km/h＝10m/s，這段時(shí)間內(nèi)公交車牽引力所做功的功率：

P＝＝Fv＝＝32500W；

(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；

(4)這段時(shí)間內(nèi)公交車牽引力所做功(有用能量):W＝Pt＝32500W×1800×60s＝3.51×109J，

這段時(shí)間內(nèi)公交車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：η＝×100%＝×100%≈59.5%.