Question

2．“可燃冰”被視為21世紀(jì)的新型綠色能源．可燃冰的主要成份是甲烷，1m³可燃冰可轉(zhuǎn)化生成  160m³的甲烷氣體和0.8m³的水，則1m³可燃冰轉(zhuǎn)化生成的甲烷氣體完全燃燒放出熱量為5.76×10⁹J（甲烷的熱值為3.6×10⁷J/m³）．如果往返佛山和南海的公交車滿載乘客時(shí)總質(zhì)量是6000kg，1m³可燃冰產(chǎn)生的能量，可供公交車滿載時(shí)以36km/h的速度勻速行駛20h，如果在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)際輸出功率為3×10⁴W，則發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的熱機(jī)效率為37.5%．

Answer 1

分析 （1）知道甲烷氣體的體積和熱值，利用Q=qV計(jì)算甲烷氣體完全燃燒放出的熱量；
（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），根據(jù)P=$\frac{W}{t}$即可求輸出功率；再利用效率公式求發(fā)動(dòng)機(jī)效率．

解答 解：
（1）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/m³×160m³=5.76×10⁹J；
（2）公交車行駛路程：s=vt=36km/h×20h=72km=720000m，
因?yàn)槠�車勻速行駛�?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_有用=Fs=3×10³N×720000m=2.16×10⁹J，
發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{{W}_{有用}}{t}$=$\frac{2.16×1{0}^{9}J}{20×3600s}$=3×10⁴W；
發(fā)動(dòng)機(jī)效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{Q}_{放}}$=$\frac{2.16×1{0}^{9}J}{5.76×1{0}^{9}J}$×100%=37.5%．
故答案為：5.76×10⁹；3×10⁴；37.5%．

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