Question

10．阅读下列材料，并解答问题：
2016年6月27日港媒称，靠近广东沿海珠江口盆地的南中国海海域日前发现了新的“可燃冰”储量，这意味着开发高纯度燃料作为新能源又迈出了重大的一步．报道称，政府在3年前就证实了广东沿海珠江口盆地东部海域存在可燃冰．该区域的储量可能相当于1000亿到1500亿立方米的天然气．
可燃冰的主要成份是甲烷，1m³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为3.6×10⁷ J/m³．绵阳公交车，使用LNG天然液化气为燃料，这种燃料的主要成份就是甲烷．如果一辆公交车满载乘客时总质量是6000kg，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24小时，行驶中公交车满载乘客时受到的平均阻力为车重的0.04倍，则这段时间内发动机的效率为多少（取g=10N/kg）？

Answer 1

分析 （1）知道甲烷的体积和热值，利用Q_放=qV求1m³可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧放出热量；
（2）知道汽车的速度，利用s=vt求公交车行驶路程；由于汽车匀速行驶，所以汽车的牵引力等于阻力；利用W=Fs求牵引力做的功（有用功），再利用效率公式求发动机效率．

解答 解：
1m³可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧放出热量：
Q=q_甲烷V=3.6×10⁷J/m³×164m³=5.904×10⁹J；
（2）由题知：v=36km/h，
由v=$\frac{s}{t}$得，公交车行驶路程：
s=vt=36km/h×24h=8.64×10⁵m，
由于车匀速行驶，处于平衡状态，
汽车的牵引力：F=f=0.04G_车=0.04mg=0.04×6000kg×10N/kg=2.4×10³N，
牵引力做的有用功：W=Fs=2.4×10³N×8.64×10⁵m=2.0736×10⁹J，
发动机效率：
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{2.0736×1{0}^{9}J}{5.904×1{0}^{9}J}$×100%=35%．
答：这段时间内发动机的效率为35%．

点评 本题为力学、热学的综合题，考查了学生对速度公式、燃料完全燃烧放热公式、功的公式、效率公式的掌握和运用，知识点多、综合性强，要求灵活运用所学知识求解．