Question

8．某汽车为四冲程内燃机，在平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3.0×10³N，消耗燃油1.5×10^-3m³（假设燃油完全燃烧），若燃油的密度是ρ=0.8×10³kg/m³，热值q=4×10⁷J/kg，求：
（1）汽车牵引力做的功；
（2）该车的热机效率是多少？

Answer 1

分析 （1）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，二力大小相等，又知道汽车行驶的路程，利用W=Fs求出汽车牵引力做的功；
（2）知道燃油的体积和密度，根据m=ρV求出燃油的质量，又知道燃油的热值，根据Q_放=mq求出燃油完全燃烧释放的热量，利用η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%求出该车的热机效率．

解答 解：（1）因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，汽车的牵引力：
F=f=3.0×10³N，
则牵引力所做的功：
W=Fs=3.0×10³N×5.6×10³m=1.68×10⁷J；
（2）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，
燃油完全燃烧放出的热量：
Q_放=mq=1.2kg×4×10⁷J/kg=4.8×10⁷J，
则该车的热机效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.68×1{0}^{7}J}{4.8×1{0}^{7}J}$×100%=35%．
答：（1）汽车牵引力做的功为1.68×10⁷J；
（2）该车的热机效率是35%．

点评 本题考查了做功公式、密度公式、燃料完全燃烧释放热量公式、效率公式以及二力平衡条件的应用，是一道力学和热学的综合题，要求学生熟练的应用相关公式．