Question

17．今年“中秋”期间，爸爸开车带着全家去旅游．汽车（包括车上的人和物品）总重为1.6×10⁴N，汽车以90km/h的速度在平直公路上匀速行驶230km，所受的平均阻力是汽车总重的0.05倍，全程共消耗16kg的汽油，汽油的热值是4.6×10⁷J/kg（假设汽油完全燃烧）．
（1）汽车行驶230km牵引力做了多少功？
（2）全程燃料完全燃烧共放出多少热量？
（3）汽车发动机的效率多大？

Answer 1

分析 （1）知道汽车总重力，而平均阻力f=0.05G，可求平均阻力，又知道汽车在平直公路上匀速行驶，此时汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，二力大小相等，可求牵引力；再利用W=Fs求汽车牵引力做功（有用功）；
（2）知道汽油的热值和质量，利用Q_放=mq，求出汽油完全燃烧放出的热量（总能量）；
（3）根据η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$求出汽车发动机的效率．

解答 解：
（1）汽车总重力G=1.6×10⁴N，
汽车行驶时受到的阻力：
f=0.05G=0.05×1.6×10⁴N=800N，
因为汽车在平直公路上匀速行驶，
所以汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，即F=f=800N；
汽车匀速行驶的距离s=230km=2.3×10⁵m，
牵引力做功：W=Fs=800N×2.3×10⁵m=1.84×10⁸J；
（2）16kg汽油完全燃烧放出的热量：
Q_放=mq=16kg×4.6×10⁷J/kg=7.36×10⁸J；
（3）汽车发动机的效率为：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$=$\frac{1.84×1{0}^{8}J}{7.36×1{0}^{8}J}$×100%=25%．
答：（1）汽车行驶230km牵引力做了1.84×10⁸J的功；
（2）全程燃料完全燃烧共放出7.36×10⁸J的热量；
（3）汽车发动机的效率为25%．

点评 本题考查了效率公式、做功公式、燃料热值和二力平衡条件的应用，难点在第三问，明白发动机的效率含义是得到正确答案的关键．