Question

16．随着人们生活水平的不断提高，汽车已经走进了很多普通家庭．最近某同学家也购买了一辆小汽车，他发现汽车上许多地方都用到了物理知识，下面是他思考的一些问题，请你和他一起解答．
（1）若汽车油箱能装0.06m³的汽油，密度为0.71×10³kg/m³，则油箱最多可以装多少kg的汽油？
（2）若汽车以20m/s的速度匀速行驶100km时，所消耗的汽油味5kg，该汽油的热值为4.6×10⁷J/kg，汽车发动机的输出功率为12kW，则：
①5kg汽油完全燃烧放出的热量是多少J？
②发动机做的有用功是多少？
③汽车发动机的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）知道汽油的体积，利用m=ρV求出汽油的质量；
（2）①利用Q=mq求出汽油完全燃烧放出的热量；
②根据v=$\frac{s}{t}$求出行驶时间，利用W=Pt求出发动机做的有用功；
③汽车发动机的效率等于发动机做的有用功与汽油完全燃烧放出的热量之比．

解答 解：
（1）由ρ=$\frac{m}{V}$可得汽油的质量：
m=ρV=0.71×10³kg/m³×0.06m³=42.6kg；
（2）①5kg汽油完全燃烧放出的热量：
Q_放=mq=5kg×4.6×10⁷J/kg=2.3×10⁸J；
②由v=$\frac{s}{t}$可得，行驶100km需要的时间：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{100×1{0}^{3}m}{20m/s}$=5000s，
由P=$\frac{W}{t}$可得发动机做的有用功：
W=Pt=12000W×5000s=6×10⁷J；
③汽车发动机的效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$=$\frac{6×1{0}^{7}J}{2.3×1{0}^{8}J}$×100%≈26%；
答：（1）油箱最多可以装42.6kg的汽油；
（2）①5kg汽油完全燃烧放出的热量是2.3×10⁸J；
②发动机做的有用功是6×10⁷J；
③汽车发动机的效率是26%．

点评 本题为力学和热学综合题，考查了密度公式、燃料完全燃烧放热公式、功率公式、热机效率公式的应用，虽知识点多、综合性强，但都属于基础，难度不大．