Question

20．“十一”假期，小明一家驅(qū)車外出旅游，他想了解汽車中的一些物理知識，在網(wǎng)上查詢到：某汽車在某次測試中，車速與所受阻力的關(guān)系如圖所示，汽車以50km/h的速度勻速行駛了0.5h，消耗8kg燃料（所用燃料的熱值為4×l0⁷J/kg）．
（1）測試完畢后，在轎車剎車過程中，汽車的動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，車輪表面的溫度會升高，這是通過做功的方式改變其內(nèi)能．
（2）測試過程中內(nèi)燃機的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)影響動能大小的因素（質(zhì)量和速度）判斷；做功可改變物體的內(nèi)能，克服摩擦做功是消耗機械能，得到內(nèi)能的過程；
（2）①知道汽車速度和行駛時間，利用s=vt求行駛的路程，由圖象可知，汽車速度為50km/h時，所受的阻力，由于汽車勻速行駛，汽車的牽引力和阻力為一對平衡力，大小相等，可求牽引力，再利用W=Fs求牽引力做功；②知道燃油的質(zhì)量是8kg，燃油的熱值為4×10⁷J/kg，根據(jù)Q放=mq可求出燃油放出的熱量，最后根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%求出內(nèi)燃機的效率．

解答 解：（1）剎車時，汽車質(zhì)量不變，速度由快變慢，則動能減小；
汽車在剎車時，由于汽車的剎車板之間、輪胎和地面之間存在著摩擦，于是汽車要克服摩擦力（或“阻力”）做功，使剎車板、輪胎的溫度都升高，即動能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能；
（2）①由v=$\frac{s}{t}$得：
s=vt=50km/h×0.5h=25km=2.5×10⁴m，
由圖象可知，汽車速度為50km/h時，所受阻力為4000N，
由于汽車勻速行駛，汽車的牽引力：
F=f=4000N，
牽引力做功：
W_有用=Fs=4000N×2.5×10⁴m=1×10⁸J；
②燃料完全燃燒放出的熱量：
Q=mq=8kg×4×10⁷J/kg=3.2×10⁸J，
③內(nèi)燃機的效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{Q}$×100%=$\frac{1×1{0}^{8}J}{3.2×1{0}^{7}J}$×100%≈31.2%．
故答案為：（1）內(nèi)；做功；
（2）測試過程中內(nèi)燃機的效率是31.2%．

點評 本題考查了路程、功、熱量和效率的計算，本題關(guān)鍵是從圖象得出汽車速度為50km/h所受阻力的大小，通過二力平衡條件求出牽引力．