Question

5．小明家新购买一辆家用小轿车，该车的油箱容积是60升，所用的燃料是密度为0.71×10³kg/m³的汽油．
（1）小汽车的后窗玻璃板中嵌有一道道的电热丝，它可以防止车内形成的雾气附着于玻璃上．当电热丝工作时，玻璃变热使水蒸气不易液化附着在玻璃上影响人车内人的视线．
（2）该车油箱最多能装多少千克的汽油？
（3）如果该车的总质量是1500kg，4个车轮的轮胎对地面的压强都是2×10⁵Pa，求车与地面接触的总面积是多少（g取10N/kg）？
（4）该车以20m/s的速度匀速行驶100km时消耗的燃料是5kg，如果汽油的热值是4.6×10⁷J/kg，汽车发动机的输出功率是12kW，求有用功和发动机的热机效率分别是多少（保留两位有效数字）？
（5）汽车有很多用途，但也带来很多不利影响，请列举一例，并就如何减小该不利影响提出一条合理化建议．

Answer 1

分析 （1）水蒸气遇冷会发生液化现象．
（2）已知油箱的体积和汽油的密度，根据公式m=ρV可求汽油的质量；
（3）已知车的质量，根据公式G=mg可求车的重力；车对地面的压力等于车的重力，已知车对地面的压强，根据压强公式的变形公式求出车与地面接触的总面积；
（4）已知行驶的距离和速度，由速度公式的变形公式求出车的行驶时间，再根据公式W=Pt可求汽车的有用功；根据公式Q=qm可求释放的能量，有用功与释放能量的比值就是发动机的热机效率；
（5）汽车利用过程中的不利因素可从环保角度分析．

解答 解：
（1）小汽车的后窗玻璃板中嵌有一道道的电热丝，它可以防止车内形成的水蒸汽液化成水滴附着于玻璃上；
（2）由密度公式ρ=$\frac{m}{V}$可得汽油的质量：
m=ρV=0.71×10³kg/m³×60×10^-3m³=42.6kg；
（2）车对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$，
车与地面接触的总面积：
S=$\frac{mg}{p}$=$\frac{1500kg×10N/kg}{2×1{0}^{5}Pa}$=7.5×10^-2m²；
（3）由速度公式v=$\frac{s}{t}$可知车的行驶时间：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{100×1{0}^{3}m}{20m/s}$=5000s；
发动机对外做功：
W=Pt=12×10³W×5000s=6×10⁷J；
汽油完全燃烧释放的能量：
Q=qm₁=4.6×10⁷J/kg×5kg=2.3×10⁸J；
发动机的热机效率：
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{6×1{0}^{7}J}{2.3×1{0}^{8}J}$×100%≈26%．
（5）使用汽车时会有用发动机工作造成噪声污染，建议：城区内禁止汽车鸣笛；不可避免的发生交通事故，建议：驾驶员和行人遵守交通规则．
故答案为：
（1）液化；
（2）该车油箱最多能装35.5kg的汽油；
（3）车与地面接触的总面积是7×10^-2m²．
（4）发动机对外做的功为6×10⁷J，发动机的热机效率为26%；
（5）用汽车时会有用发动机工作造成噪声污染，建议：城区内禁止汽车鸣笛．

点评 本题考查了液化条件以及质量、重力接触面积、时间、有用功和释放能量以及效率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，解题过程中要注意单位的换算．