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一道很“纠结”的物理中考计算题  

2013-03-22 09:06:31|  分类: 物理试题研究 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一道很“纠结”的物理中考计算题



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一道很“纠结”的物理中考计算题



一道很“纠结”的物理中考计算题 (唐敏物理教学网)


        2012年广西自治区桂林市中考物理的第28题让人很纠结,现撰文交流如下:


        【原题】28.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3.6×107J/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? 


        【答案】28.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…………………………………………(1分)
                        由题知:t=1640min=9.84×104s
                        由P=W/t可得……………………………………………………………………(1分)
                        发动机的实际功率:P=Q/t=5.904×109J/9.84×104s=6.0×104W…………(2分)
                        由题知:36km/h=10m/s
                        由v=s/t可得……………………………………………………………………(1分)
                        公交车行驶路程:s=vt=10m/s×9.84×104s=9.84×105m…………………(1分)
                        车匀速行驶,有:
                        F牵=f=0.05G车=0.05mg=0.05×6000kg×10N/kg=3×103N………………(1分)
                        由W=Fs可得牵引力做的有用功:……………………………………………(1分)
                        W有=F牵s=3×103N×9.84×105m=2.952×109J……………………………(1分)
                        发动机效率:
                        η=W有/Q=2.952×109J/5.904×109J=50%……………………………………(1分)

        纠结之处在于到底什么叫做“实际功率”?笔者的理解是“发动机当时实际所做功的功率”,就像电学中灯泡的“实际功率”一样。因此,该题发动机的“实际功率”应该这样计算:
        公交车行驶路程:s=vt=10m/s×9.84×104s=9.84×105m;
        车匀速行驶,有:F牵=f=0.05G车=0.05mg=0.05×6000kg×10N/kg=3×103N;
        由W=Fs可得汽车所做的功为:W实=F牵s=3×103N×9.84×105m=2.952×109J;
        ∴汽车此时的实际功率为:P实=W实/t=2.952×109J/9.84×104s=3×104W=30kW。
        或:
        P实=F牵v=3×103N×10m/s=3×104W=30kW。


        事实上,所提供的参考答案应该是发动机的“理论功率”或“额定功率”,非发动机的“实际功

 

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