Question

下表是某四輪轎車的部分數據，圖是該轎車發動機的能量流向圖．

（1）該小汽車靜止在水平地面上時，對地面的壓強是多大？
（2）若該小汽車行駛100km．則需耗油多kg？（1L=10^-3m³）
（3）假若該小汽車在水平路面上以額定功率勻速直線行駛，請計算該車10min內牽引力所做的功．

小汽車的質量700kg	小汽車的額定功率60kW
每個輪胎與地面的接觸面積500cm2	100km耗油量10L
汽油的密度0.71×103kg/m3	汽油的價格5.0元/L

（4）請依據圖中提供的信息，計算該汽車發動機的效率．為提高該類汽車發動機的效率，請提出一種合理的設想．

Answer 1

解：（1）小汽車對地面的壓力：F=G=mg=700kg×10N/kg=7×10³N
小汽車對地面的壓強：P===3.5×10⁴Pa
（2）汽車行駛100km耗油：m=ρV=0.71×10³kg/m³×10×10^-3m³=7.1kg
（3）牽引力所做的功：W=pt=60×10³W×10×60s=3.6×10⁷J
（4）η===20%；
降低尾氣的溫度，減少氣缸散熱損失的能量，減小發動機機械本身的摩擦等（其他合理答案均可給分）
答：（1）該小汽車靜止在水平地面上時，對地面的壓強是3.5×10⁴Pa．
（2）若該小汽車行駛100km．則需耗油7.1kg．
（3）車10min內牽引力所做的功是3.6×10⁷J．
（4）該汽車發動機的效率為20%，提高該類汽車發動機的效率，可降低尾氣的溫度，減少氣缸散熱損失的能量，減小發動機機械本身的摩擦等．
分析：（1）小汽車靜止在水平地面上，所以對地面的壓力等于小汽車自身的重力，小汽車有4個輪，它與地面的接觸面積是一個的4倍，壓強可用公式P=求得．
（2）從小汽車的有關參數中可知小汽車行駛100km耗油10L，利用公式m=ρv求得油的質量．
（3）求功有兩種方法，①w=Fs，②w=pt．由題意可知p和t，所以牽引力所做的功用w=pt計算．
（4）機械效率的計算公式是η=，從發動機的能量流向圖可找到有用功和總功．從而計算出機械效率．要想提高機械效率，要從減小額外功方面考慮．
點評：本題通過實際應用情況，考查了壓強的計算、密度的計算公式、功的計算、機械效率的計算及其提高機械效率的方法．解題時要注意物理量的對應．