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14.“十一”假期,小欣一家驱车外出张家界旅游.当汽车以108km/h的速度在水平高速公路上匀速直线行驶时,汽车受到的阻力是整车重的0.08倍,已知汽车整车质量为1250kg,油箱容积为50L.(汽油热值q=3×107J/L,g=10N/kg)
(1)汽车发动机工作时会产生大量的热量,为了保持发动机温度不至太高一般都采用多种方式进行冷却散热.其中采用水冷却是因为水的比热容大.
(2)这时汽车牵引力做功的功率是多少?
(3)该车加一满箱汽油,按照以上速度最多匀速直线行驶450km,求汽车发动机的效率.

分析 (1)水的比热容的应用,冷却时水循环的原理等来对题干中的问题进行逐一解析即可.
(2)用水的比热容大汽车匀速行驶,所以汽车受到的牵引力与阻力是一对平衡力,即F=f=1000N,又知道汽车行驶的速度,根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出汽车牵引力做功的功率;
(2)根据Q=Vq求出汽油完全燃烧放出的热量,根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{Q}_{放}}$求出效率.

解答 解:
(1)汽车发动机采用水冷却是因为水的比热容大,在同样升温的情况下,水可以吸收更多的热量;
(2)因为汽车匀速行驶时,处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,
所以汽车受到的牵引力:
F=f=0.08G=0.08mg=0.08×1250kg×10N/kg=1000N,
v=108km/h=30m/s,
这时汽车牵引力做功的功率:
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=1000N×30m/s=3×104 W;
(2)汽油完全燃烧放出的热量:
Q放=Vq=50L×4.5×107J/L=2.25×109J,
汽车牵引力做的功为:W有用=Fs=1000N×450×103m=4.5×108J;
小汽车发动机的效率:
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{4.5×1{0}^{8}J}{2.25×1{0}^{9}J}$×100%=20%.
答:(1)比热容;
(2)这时汽车牵引力做功的功率是3×104W;
(3)汽车发动机的效率为20%.

点评 本题考查功的计算,热机效率、热量的计算.易错点是对热机效率的掌握.

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