Question

3．汽车已经走进了很多普通农村家庭，最近方文同学也购买了一辆小汽车，方文同学十分高兴，将汽车里里外外看了个遍，并且进行了认真地思考，发现汽车上许多地方都用到了物理知识，下面就是他思考的问题，请你和他一起解答．
（1）汽车发动机是汽油机，从能源可否再生角度看，汽油是不可再生（选填“可再生”或“不可再生”）能源；发动机工作时，做功冲程将内能转化为机械能．
（2）若汽车油箱的容积为60L（dm³），内装密度为0.71×10³kg/m³、热值为4.61×10⁷J/kg的汽油，则油箱最多可以装多少千克的汽油？
（3）若轿车以60kW的恒定功率启动做匀速直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动速度v与时间t的关系如图所示，则在0-50s时间内，轿车发动机所做的功为多少？轿车在运动过程中受到的阻力为多少？

Answer 1

分析 （1）能源源不断地从自然界获得或可以重复利用的能源是可再生能源，不能源源不断地从自然界获得或不可以重复利用的能源是不可再生能源，知道生活中常见的可再生能源；内燃机工作时做功冲程将内能转化为机械能；
（2）已知容积和密度，根据密度公式的变形，m=ρV可求质量；
（3）已知功率，利用公式W=pt可求功，有图象可知，汽车做匀速直线运动的速度，汽车二力平衡，牵引力和阻力大小相等，由公式F=$\frac{P}{v}$可求．

解答 解：（1）由于汽油不能源源不断地从自然界获得或不可以重复利用的能源是不可再生能源，汽车的内燃机有四个冲程，其中做功冲程将内能转化为机械能；
（2）汽车油箱的容积，V=60L=60dm³=60×10^-3m³，
汽油的密度，ρ=0.71×10³kg/m³，
油箱最多装的汽油的质量，m=ρV=0.71×10³kg/m³×60×10^-3m³=42.6kg；
（3）轿车以60kW的恒定功率运动50s所做的功，
W=Pt=60×10³w×50s=3×10⁶J；
由功和功率的关系，P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$，s=vt，所以P=Fv，
牵引力F=$\frac{P}{v}$，由图象可知汽车做匀速直线运动时的速度v=30m/s，
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{60×1{0}^{3}w}{30m/s}$=2000N，
汽车匀速直线运动时，汽车二力平衡，牵引力和阻力大小相等，
f=F=2000N．
答：（1）不可再生，做功；（2）油箱最多装的汽油的质量为42.6kg；（3）在0-50s时间内，轿车发动机所做的功为3×10⁶J，轿车在运动过程中受到的阻力为2000N．

点评 本题主要考查能源，内燃机的冲程的能量转化，已知功率求功以及求阻力的大小，是一道综合题，有难度．