Question

【題目】質量為10 t的小型水泥罐車，額定功率為150 kW。車上裝有20 t的水泥，罐車以5 m/s的速度、60 kW的功率在平直公路上勻速行駛了15 min，消耗柴油4 kg，g取10 N/kg。試問：

(1)4 kg柴油完全燃燒放出的熱量為多少？（已知柴油的熱值為4×107 J/kg）

(2)該柴油機的效率為多少？

(3)若該類水泥罐車以10 m/s的速度、以額定功率行駛在同樣的路面上時，承載水泥的質量為多少？

Answer 1

【答案】(1)1.6×108 J；(2)33.75%；(3)27.5 t

【解析】

(1)4 kg柴油完全燃燒放出的熱量

Q＝mq＝4 kg×4×107 J/kg＝1.6×108J

(2)水泥罐車牽引力做的功

W＝Pt＝60×103 W×15×60 s＝5.4×107J

柴油機的效率

η＝×100%＝×100%＝33.75%

(3)水泥罐車以10 m/s的速度勻速行駛在同樣的路面上，受到的摩擦力

f＝F＝＝1.5×104N

水泥罐車上裝有20 t的水泥，以5 m/s的速度行駛時，受到的摩擦力：

f′＝＝1.2×104 N

接觸面粗糙程度相同時，摩擦力與壓力成正比，由此可知

即

解得

m水泥＝27.5t

答：(1)4 kg柴油完全燃燒放出的熱量為1.6×108J；

(2)該柴油機的效率為33.75%；

(3)若該類水泥罐車以10 m/s的速度、以額定功率行駛在同樣的路面上時，承載水泥的質量為27.5t。