题目内容

【题目】一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动,其v﹣t图象如下,在第10s时速度达到20m/s,通过的路程为120m.求:
(1)在0﹣10s内汽车的平均速度.
(2)设汽车在行驶过程中所受阻力不变,大小为f=4000N,那么在0﹣10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少焦耳.
(3)若发动机的转化效率为80%,则需要燃烧多少千克汽油才能使发动机做这么多功.(已知汽油的热值大约为5×107J/kg)

【答案】
(1)解:汽车的平均速度:

= = =12m/s;

答:在0﹣10s内汽车的平均速度为12m/s


(2)解:由图可知,10s后汽车做匀速直线运动,速度v=20m/s,

根据二力平衡条件可得,牵引力:

F=f=4000N,

则汽车的功率为:

P= = =Fv=4000N×20m/s=8×104W,

在0﹣10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功:

W=Pt=8×104W×10s=8×105J;

答:在0﹣10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是8×105J


(3)解:由η= 可得:

Q= = =1×106J,

由Q=mq可得需要燃烧汽油的质量:

m= = =0.02kg.

答:若发动机的转化功率为80%,则需要燃烧0.02kg汽油才能使发动机做这么多功.


【解析】(1)已知汽车通过的路程和所用时间,利用v= 计算汽车的平均速度.(2)根据图象,在0﹣10s内汽车做变速直线运动,牵引力大小不等于阻力,不能利用WHFs计算功.知道汽车的功率不变,利用W=Pt求在0﹣10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功;(3)根据发动机的转化功率为80%,可求得总能量,然后利用Q=mq可求得汽油质量.

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