Question

16．如圖所示為大眾汽車公司推出的新款汽車，加滿油后總質(zhì)量為1200kg，每個(gè)輪胎與水平地面的接觸面積為200cm²．已知汽車所加汽油的密度為0.7×10³kg/m³，油箱容積為60L，汽油的熱值q=4.6×10⁷J/kg．（g取10N/kg）求：
（1）汽車加滿油后靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)；
（2）若該車加滿油后始終以42kW的恒定功率在水平公路上勻速行駛，最多可行駛4.6小時(shí)，求該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率．

Answer 1

分析 （1）求出總重力，汽車對(duì)水平地面的壓力等于汽車總重力，求出總接觸面積，利用p=$\frac{F}{S}$求對(duì)水平地面的壓強(qiáng)；
（2）利用公式W=Pt計(jì)算出了牽引力做的功（有用功）；知道消耗汽油的體積，利用m=ρV求其質(zhì)量，再利用Q=mq求汽油完全燃燒放出的熱量（總能量），再利用效率公式求汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率．

解答 解：（1）汽車對(duì)水平地面的壓力：
F=G=mg=1200kg×10N/kg=12000N，
總受力面積：
S=200cm²×4=800cm²=0.08m²，
汽車對(duì)水平地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{12000N}{0.08{m}^{2}}$=1.5×10⁵Pa；
（2）由P=$\frac{W}{t}$得該汽車牽引力做的功：
W=Pt=42×10³W×4.6×3600s=6.9552×10⁸J，
汽油的體積V=60L=60×10^-3m³，
根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得，汽油的質(zhì)量：
m=ρV=0.7×10³kg/m³×60×10^-3m³=42kg，
完全燃燒放出的熱量為：
Q=mq=42kg×4.6×10⁷J/kg=1.932×10⁹J；
該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{6.9552×1{0}^{8}J}{1.932×1{0}^{9}J}$×100%=36%．
答：（1）汽車加滿油后靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)P為1.5×10⁵Pa；
（2）該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為36%．

點(diǎn)評(píng) 本題為力學(xué)、熱學(xué)綜合題，考查了重力、壓強(qiáng)、功、熱量、熱機(jī)效率的計(jì)算，考查得很全面，要求靈活應(yīng)用相關(guān)公式，注意單位統(tǒng)一．