Question

17．今年“中秋”期間，爸爸開車帶著全家去旅游．汽車（包括車上的人和物品）總重為1.6×10⁴N，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，全程共消耗16kg的汽油，汽油的熱值是4.6×10⁷J/kg（假設汽油完全燃燒）．
（1）汽車行駛230km牽引力做了多少功？
（2）全程燃料完全燃燒共放出多少熱量？
（3）汽車發動機的效率多大？

Answer 1

分析 （1）知道汽車總重力，而平均阻力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；再利用W=Fs求汽車牽引力做功（有用功）；
（2）知道汽油的熱值和質量，利用Q_放=mq，求出汽油完全燃燒放出的熱量（總能量）；
（3）根據η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$求出汽車發動機的效率．

解答 解：
（1）汽車總重力G=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，即F=f=800N；
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；
（2）16kg汽油完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq=16kg×4.6×10⁷J/kg=7.36×10⁸J；
（3）汽車發動機的效率為：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$=$\frac{1.84×1{0}^{8}J}{7.36×1{0}^{8}J}$×100%=25%．
答：（1）汽車行駛230km牽引力做了1.84×10⁸J的功；
（2）全程燃料完全燃燒共放出7.36×10⁸J的熱量；
（3）汽車發動機的效率為25%．

點評 本題考查了效率公式、做功公式、燃料熱值和二力平衡條件的應用，難點在第三問，明白發動機的效率含義是得到正確答案的關鍵．