Question

【题目】西安市部分公交车用天然液化气为燃料，其主要成分就是甲烷，热值为3.6×107J/m3。如果一辆公交车满载乘客时总质量是6×103kg，那么10m3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100min。匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍，(g取10N/kg)求：

(1)这段时间内公交车牵引力所做功的功率。

(2)若10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量被水完全吸收，则能将多少千克的水从0℃加热到刚沸腾。[c水=4.2×103J/(kg·℃)，结果保留一位小数]

(3)这段时间内公交车发动机的效率是多大?

Answer 1

【答案】见解析所示

【解析】解答：（1）公交车满载时的重力：G总＝m总g＝6×103kg×10N/kg＝6×104N，因公交车匀速行驶时处于平衡状态是，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，公交车受到的牵引力：F＝f＝0.05G总＝0.05×6×104N＝3000N，公交车匀速行驶的速度：v＝36km/h＝10m/s，这段时间内公交车牵引力所做功的功率：P＝＝Fv＝3000N×10m/s＝3×104W；（2）10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量：Q放＝Vq＝10m3×3.6×107J/m3＝3.6×108J，由题知，水吸收的热量Q吸＝Q放＝3.6×108J，标准大气压下水的沸点为100℃，由Q吸＝cm 可得，加热水的质量： m＝≈1071.4kg；（3）由P可得，这段时间内公交车牵引力所做的功：W＝Pt′＝3×104W×100×60s＝1.8×108J，这段时间内公交车发动机的效率：η＝×100%＝×100%＝50%．