Question

【题目】我国南海海底存储着丰富的”可燃冰“资源．可燃冰被视为21世纪新型绿色能源，可燃冰的主要成分是甲烷，1m3的可燃冰可转化生成164m3的甲烷气体和0.8m3的水．已知甲烷气体的热值是3.6×107J/m3．我市公交车以天然液化气为燃料，其主要成分就是甲烷．如图.如果一辆公交车满载乘客时总质量是6500kg，那么1m3可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧产生的能量可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶1800min．匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍．求：

（1）公交车匀速行驶时所受到的平均阻力为多大？（g=10N/kg）

（2）这段时间内公交车牵引力所做功的功率；

（3）1m3可燃冰可转化生成的164m3的甲烷气体如果完全燃烧可以释放多少热量？

（4）这段时间内公交车发动机的效率是多大？

Answer 1

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

【解析】

（1）知道公交车满载乘客时的总质量，利用G＝mg求其总重力，再根据题意求出平均阻力；

（2）由题知，匀速行驶中公交车受到的平均阻力f＝0.05G，由于公交车匀速行驶，公交车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，知道公交车行驶速度，利用P＝＝Fv求这段时间内公交车牵引力所做功的功率；（3）利用Q放＝Vq求1m3的可燃冰可转化生成164m3的甲烷气体完全燃烧放出的热量（总能量）；（4）利用W＝Pt求这段时间内公交车牵引力所做功（有用能量），再利用效率公式求这段时间内公交车发动机的效率．

(1)公交车满载乘客时的重力：G总＝m总g＝6500kg×10N/kg＝6.5×104N，

公交车匀速行驶时所受到的平均阻力f＝0.05G总＝0.05×6.5×104N＝3250N；

(2)因为公交车匀速行驶，所以公交车受到的牵引力：F＝f＝3250N，

公交车行驶速度v＝36km/h＝10m/s，这段时间内公交车牵引力所做功的功率：

P＝＝Fv＝＝32500W；

(3)1m3的可燃冰可转化生成164m3的甲烷气体完全燃烧放出的热量(总能量):

Q放＝Vq＝164m3×3.6×107J/m3＝5.904×109J；

(4)这段时间内公交车牵引力所做功(有用能量):W＝Pt＝32500W×1800×60s＝3.51×109J，

这段时间内公交车发动机的效率：η＝×100%＝×100%≈59.5%.