Question

5．小明家新購買一輛家用小轎車，該車的油箱容積是60升，所用的燃料是密度為0.71×10³kg/m³的汽油．
（1）小汽車的后窗玻璃板中嵌有一道道的電熱絲，它可以防止車內形成的霧氣附著于玻璃上．當電熱絲工作時，玻璃變熱使水蒸氣不易液化附著在玻璃上影響人車內人的視線．
（2）該車油箱最多能裝多少千克的汽油？
（3）如果該車的總質量是1500kg，4個車輪的輪胎對地面的壓強都是2×10⁵Pa，求車與地面接觸的總面積是多少（g取10N/kg）？
（4）該車以20m/s的速度勻速行駛100km時消耗的燃料是5kg，如果汽油的熱值是4.6×10⁷J/kg，汽車發(fā)動機的輸出功率是12kW，求有用功和發(fā)動機的熱機效率分別是多少（保留兩位有效數字）？
（5）汽車有很多用途，但也帶來很多不利影響，請列舉一例，并就如何減小該不利影響提出一條合理化建議．

Answer 1

分析 （1）水蒸氣遇冷會發(fā)生液化現象．
（2）已知油箱的體積和汽油的密度，根據公式m=ρV可求汽油的質量；
（3）已知車的質量，根據公式G=mg可求車的重力；車對地面的壓力等于車的重力，已知車對地面的壓強，根據壓強公式的變形公式求出車與地面接觸的總面積；
（4）已知行駛的距離和速度，由速度公式的變形公式求出車的行駛時間，再根據公式W=Pt可求汽車的有用功；根據公式Q=qm可求釋放的能量，有用功與釋放能量的比值就是發(fā)動機的熱機效率；
（5）汽車利用過程中的不利因素可從環(huán)保角度分析．

解答 解：
（1）小汽車的后窗玻璃板中嵌有一道道的電熱絲，它可以防止車內形成的水蒸汽液化成水滴附著于玻璃上；
（2）由密度公式ρ=$\frac{m}{V}$可得汽油的質量：
m=ρV=0.71×10³kg/m³×60×10^-3m³=42.6kg；
（2）車對地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$，
車與地面接觸的總面積：
S=$\frac{mg}{p}$=$\frac{1500kg×10N/kg}{2×1{0}^{5}Pa}$=7.5×10^-2m²；
（3）由速度公式v=$\frac{s}{t}$可知車的行駛時間：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{100×1{0}^{3}m}{20m/s}$=5000s；
發(fā)動機對外做功：
W=Pt=12×10³W×5000s=6×10⁷J；
汽油完全燃燒釋放的能量：
Q=qm₁=4.6×10⁷J/kg×5kg=2.3×10⁸J；
發(fā)動機的熱機效率：
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{6×1{0}^{7}J}{2.3×1{0}^{8}J}$×100%≈26%．
（5）使用汽車時會有用發(fā)動機工作造成噪聲污染，建議：城區(qū)內禁止汽車鳴笛；不可避免的發(fā)生交通事故，建議：駕駛員和行人遵守交通規(guī)則．
故答案為：
（1）液化；
（2）該車油箱最多能裝35.5kg的汽油；
（3）車與地面接觸的總面積是7×10^-2m²．
（4）發(fā)動機對外做的功為6×10⁷J，發(fā)動機的熱機效率為26%；
（5）用汽車時會有用發(fā)動機工作造成噪聲污染，建議：城區(qū)內禁止汽車鳴笛．

點評 本題考查了液化條件以及質量、重力接觸面積、時間、有用功和釋放能量以及效率的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，解題過程中要注意單位的換算．