Question

10．小明爸爸新買了一輛小汽車，如圖所示，這輛汽車勻速行駛144km，用時(shí)2h，消耗汽油9kg，其發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為23kw，請(qǐng)運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解答下列問(wèn)題．（汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg）
（1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，將汽油燃燒釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
（2）汽車勻速行駛時(shí)所受的牽引力是多大？
（3）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是多少？
（4）小汽車在水平路面高速行駛時(shí)對(duì)地面壓強(qiáng)小于（“大于”“等于”或“小于”）靜止時(shí)對(duì)地面壓強(qiáng)．

Answer 1

分析 （1）燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)發(fā)生了兩次能量轉(zhuǎn)化：燃料燃燒時(shí)，自身的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能；推動(dòng)汽車前進(jìn)的過(guò)程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化成了機(jī)械能．
（2）已知汽車的功率和行駛的時(shí)間，根據(jù)公式W=Pt可求發(fā)動(dòng)機(jī)做的功；再利用公式F=$\frac{W}{s}$可求汽車勻速行駛時(shí)所受的牽引力；
（3）已知消耗的汽油的質(zhì)量，根據(jù)公式Q=qm可求釋放的能量，發(fā)動(dòng)機(jī)做的功與汽油釋放能量的比值就是發(fā)動(dòng)機(jī)的效率；
（4）小汽車的造型為流線型，行駛時(shí)上方氣體比下方氣體流速大．根據(jù)“流速越大，壓強(qiáng)越小”的原理得出壓力的大小，然后利用p=$\frac{F}{S}$可得出結(jié)論．

解答 解：（1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，將汽油燃燒釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）因?yàn)镻=2300W，t=2×3600s
所以由P=$\frac{W}{t}$得：
發(fā)動(dòng)機(jī)做的功：W=Pt=23000W×2×3600s=1.656×10⁸J，
又因?yàn)閟=144000m，所以汽車受的牽引力：
F=$\frac{W}{s}$=$\frac{1.656×1{0}^{8}J}{144000m}$=1150N；
（3）已知q=4.6×10⁷J/kg，m=9kg
因此汽油完全燃燒釋放能量：
Q=qm=4.6×10⁷J/kg×9kg=4.14×10⁸J；
所以發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{1.656×1{0}^{8}J}{4.14×1{0}^{8}J}$×100%=40%．
（4）小汽車外型是流線型，當(dāng)小汽車在水平路面高速行駛時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)，空氣經(jīng)過(guò)上方的路程比下方路程長(zhǎng)，流速大，壓強(qiáng)小，汽車在壓強(qiáng)差下產(chǎn)生向上的升力，汽車對(duì)路面的壓力減小，受力面積不變，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$可知，小汽車在水平路面高速行駛時(shí)對(duì)地面壓強(qiáng)小于靜止時(shí)對(duì)地面壓強(qiáng)．
故答案為：（1）內(nèi)；機(jī)械；
（2）汽車勻速行駛時(shí)的牽引力是1150N；
（3）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是40%；
（4）小于．

點(diǎn)評(píng) 本題考查能量的轉(zhuǎn)化、流體壓強(qiáng)和流速的關(guān)系、做功、牽引力、能量、效率等的計(jì)算，是一道綜合性很強(qiáng)的題目，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用．