Question

15．隨著人民生活水平的不斷提高，轎車以逐步進(jìn)入普通家庭，小明的爸爸也購(gòu)買了一輛轎車（如圖1所示） 

（1）若轎車以90KW的恒定功率啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力不變，運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t 的關(guān)系，如圖2所示．則在15～20s時(shí)間間隔內(nèi)，轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做功多少焦？轎車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力是多少N？
（2）若轎車在15～20s時(shí)間間隔內(nèi)消耗的汽油為1.5×10^-2kg．汽油的熱值q=4.6×10⁷J/kg，轎車在這段時(shí)間內(nèi)消耗的能量（即汽油完全燃燒放出的熱量）是多少？
（3）比較（1）和（2）的結(jié)果，你有什么發(fā)現(xiàn)？簡(jiǎn)要分析原因．（寫出一條即可）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)W=Pt求出轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做的功；
由圖可知轎車勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，根據(jù)P=Fv求出牽引力的大小，再根據(jù)勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力和牽引力是一對(duì)平衡力求出阻力的大��；
（2）已知汽油的熱值和質(zhì)量，利用Q=mq可求得轎車在這段時(shí)間內(nèi)消耗的能量；
（3）從轎車牽引力所做的功和汽油完全燃燒所放出的熱量角度分析．

解答 解：（1）由P=$\frac{W}{t}$可得，轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做的功：
W=Pt=9×10⁴W×5s=4.5×10⁵J．
由圖可知轎車勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，v=30m/s，則由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，可得：
牽引力F=$\frac{P}{v}$=$\frac{9×1{0}^{4}W}{30m/s}$=3×10³N，
轎車勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力和牽引力是一對(duì)平衡力，
則轎車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力f=F=3×10³N．
（2）轎車在這段時(shí)間內(nèi)消耗的能量Q_放=mq=1.5×10^-2kg×4.6×10⁷J/kg=6.9×10⁵J．
（3）轎車牽引力所做的功小于汽油完全燃燒所放出的熱量（或熱機(jī)效率小于1）．可能的原因：汽油沒有完全燃燒；廢氣帶走部分能量；克服機(jī)械摩擦消耗部分能量．（或消耗的能量不能全部用來做有用功）
答：（1）在15～20s時(shí)間間隔內(nèi)，轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做功4.5×10⁵J；轎車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力是3×10³N；
（2）轎車在這段時(shí)間內(nèi)消耗的能量是6.9×10⁵J；
（3）轎車牽引力所做的功小于汽油完全燃燒所放出的熱量（或熱機(jī)效率小于1）．可能的原因：汽油沒有完全燃燒；廢氣帶走部分能量；克服機(jī)械摩擦消耗部分能量．（或消耗的能量不能全部用來做有用功）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)功的計(jì)算公式、功率公式的掌握和應(yīng)用，關(guān)鍵是及二力平衡條件的應(yīng)用，此題難易程度適中．