Question

10．小明的爸爸新买了一辆小汽车，如图所示，小明坐着这辆汽车匀速行驶144km，用时2h，消耗汽油9kg，其发动机的功率为24kW．请运用所学的知识解答下列问题（汽油的热值为4.6×10⁷J/kg）．
（1）汽车匀速行驶时所受的牵引力是多大？
（2）汽车发动机的效率是多少？
（3）观察小汽车的外型，判断小汽车在水平路面高速行驶和静止时，对地面压力哪一个大？为什么？

Answer 1

分析 热机的效率是用来做有用功的能量（发动机输出的功）与燃料完全燃烧放出的能量之比．此题也用到了功和功率的知识，W=Pt及W=Fs．

解答 解：（1）发动机做的功：W=Pt=24000W×7200s=1.728×10⁸J
汽车受的牵引力：F=$\frac{W}{s}$=$\frac{1.728×1{0}^{8}J}{14400m}$=1200N；
（2）汽油燃烧放出的热量为Q=mq=9kg×4.6×10⁷J/kg=4.14×10⁸J
发动机的效率：η=$\frac{W}{Q}$=$\frac{1.728×1{0}^{8}J}{4.14×1{0}^{8}J}$≈41.7%；
（3）根据汽车的形状，当汽车高速行驶时，汽车上方的空气流速大于下方的空气流速，所以上方的气压小于下方的气压，因此行驶时，对地面的压力将减小．静止时对地面的压力大．
答：（1）汽车匀速行驶时所受的牵引力是1200N；
（2）汽车发动机的效率是41.7%；
（3）根据汽车的形状，当汽车高速行驶时，汽车上方的空气流速大于下方的空气流速，所以上方的气压小于下方的气压，因此行驶时，对地面的压力将减小．静止时对地面的压力大．

点评 此题既考查了功和功率的计算，并且也考查了热机的效率，同时也涉及到了流体压强与流速的关系．涉及的面很广，是一道很好的综合性题目．