Question

9．某家用轎車(chē)，重為1.5×10⁴N，當(dāng)車(chē)以72km/h的速度勻速直線行駛了0.5h，消耗汽油3kg，期間受到的阻力為車(chē)重的0.08倍．已知汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg．在此過(guò)程中，求：
（1）車(chē)通過(guò)的路程；
（2）牽引力做功的功率；
（3）汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率．

Answer 1

分析 （1）已知速度和時(shí)間，利用v=$\frac{s}{t}$計(jì)算車(chē)通過(guò)的路程；
（2）利用阻力和重力的關(guān)系求出阻力，然后根據(jù)二力平衡可得牽引力，已知牽引力和行駛距離，可以得到牽引力做的功；再利用P=$\frac{W}{t}$可求牽引力做功的功率；
（3）已知汽油熱值和質(zhì)量，可以得到完全燃燒放出的熱量；已知汽車(chē)牽引力做的功和汽油放出的熱量，兩者之比就是發(fā)動(dòng)機(jī)的效率．

解答 解：（1）根據(jù)v=$\frac{s}{t}$可得，車(chē)通過(guò)的路程：
s=vt=72km/h×0.5h=36km；
（2）阻力f=0.08G=0.08×1.5×10⁴N=1200N，
轎車(chē)勻速直線行駛，則牽引力F=f=1200N，
牽引力做的功為：
W=Fs=1200N×3.6×10⁴m=4.32×10⁷J；
牽引力做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{4.32×1{0}^{7}J}{0.5×3600s}$=2.4×10⁴W；
（3）汽油燃燒產(chǎn)生的熱量為Q=m_汽油q_汽油=3kg×4.6×10⁷J/kg=1.38×10⁸J，
汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{4.32×1{0}^{7}J}{1.38×1{0}^{8}J}$×100%≈31%．
答：（1）車(chē)通過(guò)的路程為36km；
（2）牽引力做功的功率為2.4×10⁴W；
（3）汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為31%．

點(diǎn)評(píng) 此題是一道力學(xué)熱學(xué)綜合題，考查了速度公式的應(yīng)用、二力平衡條件的應(yīng)用、功率、熱量和效率的計(jì)算，有一定的難度，解答的關(guān)鍵是熟悉基本公式，根據(jù)需要作出選擇或變形．