题目内容

15.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23kW.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?

分析 (1)已知汽车的功率和行驶的时间,根据公式W=Pt可求发动机做的功;再利用公式F=$\frac{W}{F}$可求出汽车匀速行驶时所受的牵引力;
(2)已知消耗的汽油的质量,根据Q=mq可求出汽油完全燃烧释放的能量,根据η=$\frac{W}{Q}$×100%求出汽车发动机的效率;
(3)静止时对地面的压力等于汽车自身的重力,高速行驶时,用流体压强与流速的关系可以解释这个问题.

解答 解:(1)发动机的功率为23kW=2.3×104W,工作时间t=2h=7200s,
由P=$\frac{W}{t}$得,发动机做的功:
W=Pt=2.3×104W×7200s=1.656×108J,
汽车匀速行驶的距离s=144km=1.44×105m,
由W=Fs得,汽车所受的牵引力:
F=$\frac{W}{s}$=$\frac{1.656×1{0}^{8}J}{1.44×1{0}^{5}m}$=1150N;
(2)汽油完全燃烧释放的能量:
Q=mq=9kg×4.6×107J/kg=4.14×108J;
则汽车发动机的效率:
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{1.656×1{0}^{8}J}{4.14×1{0}^{8}J}$×100%=40%;
(3)静止时对路面的压力大;因为高速行驶时,汽车上表面的空气流速大,上方的空气对汽车的压强小,使汽车受到一个向上托起的力.
答:(1)汽车匀速行驶时所受的牵引力是1150N;
(2)汽车发动机的效率是40%;
(3)静止时对路面的压力大;因为高速行驶时,汽车上表面的空气流速大,上方的空气对汽车的压强小,使汽车受到一个向上托起的力.

点评 此题考查了功、功率的计算及热机的效率,同时还涉及到了流体压强与流速的关系,考查的面很广,关键是公式及其变形的灵活运用,是一道很好的综合性题目.

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