Question

14．位于西安高新区的民族自主品牌比亚迪汽车产业基地，其产业格局日渐完善并已迅速成长为我国最具创新的新锐品牌．该厂某型号汽车在车型测试时，在一段平直的公路上以72km/h的速度匀速行驶了5.6km，受到的阻力是3.0×10³N，消耗燃油的体积为1.5×10^-3m³（假设燃油完全燃烧，燃油的密度ρ=0.8×10³kg/m³，热值q=4×10⁷J/kg）求：
（1）燃油放出的热量
（2）牵引力做的功及功率？
（3）汽车发动机的效率？

Answer 1

分析 （1）要算燃油完全燃烧放出的热量，需要先算出消耗燃油的质量，然后根据Q=mq算出放出的热量；
（2）由于汽车匀速行驶，所以汽车的牵引力F等于受到的阻力f；路程已知，求牵引力做的功，根据功的公式W=Fs进行计算；根据公式P=Fv求出牵引力的功率；
（3）将（1）中算出的热量与（2）中算出的功代入热机效率公式η=$\frac{W}{Q}$就可以算出该车的热机效率．

解答 解：
（1）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，消耗燃油的质量：
m=ρV=0.8×10³kg/m³×1.5×10^-3m³=1.2kg，
燃油完全燃烧所产生的热量：
Q=mq=1.2kg×4×10⁷J/kg=4.8×10⁷J；
（2）因为汽车匀速行驶，
所以牵引力F=f=3.0×10³N，
牵引力做的功：
W=Fs=3.0×10³N×5.6×10³m=1.68×10⁷J，
牵引力的功率：
P=$\frac{W}{t}$=Fv=3.0×10³N×20m/s=6.0×10⁴W；
（3）热机效率η=$\frac{W}{Q}$=$\frac{1.68×1{0}^{7}J}{4.8×1{0}^{7}J}$×100%=35%．
答：
（1）汽油完全燃烧放出的热量是4.8×10⁷J；
（1）汽车牵引力所做的功为1.68×10⁷J，功率为6.0×10⁴W；
（3）该汽车的热机效率是35%．

点评 本题考查了功的计算、热量的计算和热机效率的计算，由功到热量再到热机效率，这类题能让学生对各物理量有一个整体性的掌握．