Question

【題目】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(chǔ)量可供人類使用約1000年．我國南海海底存儲(chǔ)著豐富的可燃冰資源，已經(jīng)查明的儲(chǔ)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3.6×107 J/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(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1640min，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)的實(shí)際功率和效率各為多大？（g=10N/kg）

Answer 1

【答案】①1m3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，
②由題知：v=36km/h=10m/s，
公交車行駛路程：s=vt=10m/s×9.84×104s=9.84×105m，
∵車勻速行駛，
∴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有用=Fs=3×103N×9.84×105m=2.952×109J，
由題知：t=1640min=9.84×104s
發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率：P= = =3×104W；
發(fā)動(dòng)機(jī)效率：η= = =50%．
答：這段時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為3×104W、效率為50%
【解析】①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；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），知道做功時(shí)間t=1640min，利用P= 求發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率；再利用效率公式求發(fā)動(dòng)機(jī)效率．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解功率的計(jì)算與測(cè)量的相關(guān)知識(shí)，掌握功率的計(jì)算： P = W/tW 表示功，單位是焦（J）. t表示時(shí)間 ，單位是秒（s） P表示功率，單位是瓦特（W）1 W= 1 J/s，以及對(duì)熱量的計(jì)算的理解，了解熱量的計(jì)算： ① Q吸 = cm△t升=cm(t-t0) （Q吸是吸收熱量，單位是焦耳；c 是物體比熱，單位是：焦/(千克?℃)；m是質(zhì)量；t0 是初始溫度；t 是后來的溫度． ）② Q放 =cm△t降=cm(t0-t) ③ Q吸 = Q放．