Question

11．今年“十一”期間，爸爸開車帶著全家人去旅游．汽車（包括車上的人和物品）質量為1.6×10³kg，汽車以90km/h的速度在平直公路上勻速行駛230km，所受的平均阻力是汽車總重的0.05倍，汽車發(fā)動機的效率為25%，汽油的熱值是4.6×10⁷J/kg（假設汽油完全燃燒，g=10N/Kg）．
（1）如圖，汽車在轉彎前，要打開轉向燈，爸爸需撥動一下方向盤旁的一根桿，這根桿的作用相當于電路中的開關；正常情況下，位于同側的前后兩個轉向燈會同時閃亮，則位于汽車同側的前后兩個轉向燈的連接方式為并聯(lián)．
（2）汽車以90km/h的速度在平直公路上勻速行駛230Km時，汽車發(fā)動機的牽引力是多少？
（3）汽車行駛這段里程消耗汽油多少千克？

Answer 1

分析 （1）要解決此題，需要掌握串并聯(lián)電路的特點：串聯(lián)電路，電流只有一條通路，開關控制整個電路．并聯(lián)電路電流有多條通路，各支路互不影響．
（2）知道汽車總質量，利用G=mg求汽車總重力，由題知平均阻力f=0.05G，可求平均阻力，又知道汽車在平直公路上勻速行駛，此時汽車受到的牽引力和阻力是一對平衡力，二力大小相等，可求牽引力；
（3）利用W=Fs求汽車牽引力做功（有用功）；知道汽車發(fā)動機的效率，即汽車做的有用功和汽油完全燃燒放出的熱量之比，可求汽油完全燃燒放出的熱量，而Q_放=mq，知道汽油的熱值，可求汽車全程消耗汽油的質量．

解答 解：
（1）司機撥動方向盤旁的桿子，轉向燈才會工作，所以這根桿子起到了開關的作用；
汽車的前后轉向燈可以單獨工作，所以它們是并聯(lián)的；
（2）汽車總重力：
G=mg=1.6×10³kg×10N/kg=1.6×10⁴N，
汽車行駛時受到的阻力：
f=0.05G=0.05×1.6×10⁴N=800N，
因為汽車在平直公路上勻速行駛，
所以汽車受到的牽引力和阻力是一對平衡力，
F=f=800N；
（3）汽車勻速行駛的距離s=230km=2.3×10⁵m，
牽引力做功：
W=Fs=800N×2.3×10⁵m=1.84×10⁸J；
根據(jù)η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$可知，
Q_放=$\frac{W}{η}$=$\frac{1.84×1{0}^{8}J}{25%}$=7.36×10⁸J，
根據(jù)Q_放=mq可得，
汽車全程消耗汽油的質量：
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{7.36×1{0}^{8}J}{4.6×1{0}^{7}J/kg}$=16kg．
答：
（1）開關；并聯(lián)；
（2）汽車發(fā)動機的牽引力是800N；
（3）汽車全程消耗汽油16kg．

點評 本題考查了串并聯(lián)電路的區(qū)別、重力公式、效率公式、做功公式、燃料熱值和二力平衡條件的應用，難點在第三問，明白發(fā)動機的效率含義是得到正確答案的關鍵．