Question

【题目】质量为10 t的小型水泥罐车，额定功率为150 kW。车上装有20 t的水泥，罐车以5 m/s的速度、60 kW的功率在平直公路上匀速行驶了15 min，消耗柴油4 kg，g取10 N/kg。试问：

(1)4 kg柴油完全燃烧放出的热量为多少？（已知柴油的热值为4×107 J/kg）

(2)该柴油机的效率为多少？

(3)若该类水泥罐车以10 m/s的速度、以额定功率行驶在同样的路面上时，承载水泥的质量为多少？

Answer 1

【答案】(1)1.6×108 J；(2)33.75%；(3)27.5 t

【解析】

(1)4 kg柴油完全燃烧放出的热量

Q＝mq＝4 kg×4×107 J/kg＝1.6×108J

(2)水泥罐车牵引力做的功

W＝Pt＝60×103 W×15×60 s＝5.4×107J

柴油机的效率

η＝×100%＝×100%＝33.75%

(3)水泥罐车以10 m/s的速度匀速行驶在同样的路面上，受到的摩擦力

f＝F＝＝1.5×104N

水泥罐车上装有20 t的水泥，以5 m/s的速度行驶时，受到的摩擦力：

f′＝＝1.2×104 N

接触面粗糙程度相同时，摩擦力与压力成正比，由此可知

即

解得

m水泥＝27.5t

答：(1)4 kg柴油完全燃烧放出的热量为1.6×108J；

(2)该柴油机的效率为33.75%；

(3)若该类水泥罐车以10 m/s的速度、以额定功率行驶在同样的路面上时，承载水泥的质量为27.5t。