Question

【題目】西安市部分公交車用天然液化氣為燃料，其主要成分就是甲烷，熱值為3.6×107J/m3。如果一輛公交車滿載乘客時總質量是6×103kg，那么10m3甲烷氣體完全燃燒產生的能量可供公交車滿載時以36km/h的速度勻速行駛100min。勻速行駛中公交車受到的平均阻力為車重的0.05倍，(g取10N/kg)求：

(1)這段時間內公交車牽引力所做功的功率。

(2)若10m3的甲烷氣體完全燃燒所產生的能量被水完全吸收，則能將多少千克的水從0℃加熱到剛沸騰。[c水=4.2×103J/(kg·℃)，結果保留一位小數(shù)]

(3)這段時間內公交車發(fā)動機的效率是多大?

Answer 1

【答案】見解析所示

【解析】解答：（1）公交車滿載時的重力：G總＝m總g＝6×103kg×10N/kg＝6×104N，因公交車勻速行駛時處于平衡狀態(tài)是，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，所以，公交車受到的牽引力：F＝f＝0.05G總＝0.05×6×104N＝3000N，公交車勻速行駛的速度：v＝36km/h＝10m/s，這段時間內公交車牽引力所做功的功率：P＝＝Fv＝3000N×10m/s＝3×104W；（2）10m3的甲烷氣體完全燃燒所產生的能量：Q放＝Vq＝10m3×3.6×107J/m3＝3.6×108J，由題知，水吸收的熱量Q吸＝Q放＝3.6×108J，標準大氣壓下水的沸點為100℃，由Q吸＝cm 可得，加熱水的質量： m＝≈1071.4kg；（3）由P可得，這段時間內公交車牽引力所做的功：W＝Pt′＝3×104W×100×60s＝1.8×108J，這段時間內公交車發(fā)動機的效率：η＝×100%＝×100%＝50%．