Question

【题目】阅读下列材料，并解答问题： “可燃冰”被视为21世纪的新型绿色能源．科学家估计，全球海洋底部可燃冰分布的范围约4000万平方公里，储量可供人类使用约1000年．我国南海海底存储着丰富的可燃冰资源，已经查明的储量相当于目前陆上石油、天然气资源量总数的三分之一．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 ． 桂林市新开通的301路公交车，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301路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1640min，行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍，则这段时间内发动机的实际功率和效率各为多大？（g=10N/kg）

Answer 1

【答案】①1m3可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧放出热量： Q放=q甲烷V=3.6×107J/m3×164m3=5.904×109J，
②由题知：v=36km/h=10m/s，
公交车行驶路程：s=vt=10m/s×9.84×104s=9.84×105m，
∵车匀速行驶，
∴汽车的牵引力：F=f=0.05G车=0.05mg=0.05×6000kg×10N/kg=3×103N，
牵引力做的有用功：W有用=Fs=3×103N×9.84×105m=2.952×109J，
由题知：t=1640min=9.84×104s
发动机的实际功率：P= = =3×104W；
发动机效率：η= = =50%．
答：这段时间内发动机的实际功率为3×104W、效率为50%
【解析】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），知道做功时间t=1640min，利用P= 求发动机的实际功率；再利用效率公式求发动机效率．
【考点精析】解答此题的关键在于理解功率的计算与测量的相关知识，掌握功率的计算： P = W/tW 表示功，单位是焦（J）. t表示时间 ，单位是秒（s） P表示功率，单位是瓦特（W）1 W= 1 J/s，以及对热量的计算的理解，了解热量的计算： ① Q吸 = cm△t升=cm(t-t0) （Q吸是吸收热量，单位是焦耳；c 是物体比热，单位是：焦/(千克?℃)；m是质量；t0 是初始温度；t 是后来的温度． ）② Q放 =cm△t降=cm(t0-t) ③ Q吸 = Q放．