Question

1．小潔家假期全家開(kāi)車去某地旅游，下車時(shí)觀察里程表去確定汽車行駛225km，所用時(shí)間是2.5h，消耗汽油20L（假設(shè)汽油完全燃燒），汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在這段時(shí)間內(nèi)的功率為20kW，求：
（1）汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在做功沖程把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）汽車行駛過(guò)程的牽引力是多大？
（3）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是多少？（已知汽油的密度為0.8×10³kg/m³，汽油的熱值為4.5×10⁷J/kg，g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）汽油機(jī)利用內(nèi)能來(lái)做功的沖程是做功沖程，它是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的；
（2）已知行駛的路程和所用的時(shí)間，根據(jù)速度公式可求行駛的速度；已知功率和速度，根據(jù)公式P=Fv可求牽引力的大�。�
（3）根據(jù)公式W=Pt可求汽車行駛過(guò)程所做的功，根據(jù)密度公式求出燃油的質(zhì)量，再根據(jù)Q=mq求出燃油完全燃燒放出熱量，二者之比就等于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率．

解答 解：（1）汽油機(jī)的做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）汽車的行駛速度：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{225km}{2.5h}$=90km/h=90×$\frac{1}{3.6}$m/s=25m/s，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv得，汽車行駛過(guò)程的牽引力；
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{2.0×1{0}^{4}W}{25m/s}$=800N；
（2）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$得，汽車行駛過(guò)程牽引力所做的功：
W=Pt=20×10³W×2.5×3600s=1.8×10⁸J，
根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得消耗燃油的質(zhì)量：
m=ρV=0.8×10³kg/m³×20×10^-3m³=16kg，
燃油完全燃燒放出熱量：
Q_放=mq=4.5×10⁷J/kg×16kg=7.2×10⁸ J，
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.8×1{0}^{8}J}{7.2×1{0}^{8}J}$×100%=25%．
答：（1）內(nèi)；機(jī)械；
（2）汽車行駛過(guò)程的牽引力是800N；
（3）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是25%．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道綜合計(jì)算題，考查的知識(shí)點(diǎn)較多，有速度公式、功的計(jì)算公式、功率的計(jì)算公式、機(jī)械效率的計(jì)算公式以及有關(guān)熱值的計(jì)算等．解題時(shí)要注意各知識(shí)點(diǎn)的綜合應(yīng)用．