Question

18．今年“元旦”期间，爸爸开车带着鲁鲁去上海旅游．汽车（包括车上的人和物品）质量为1.6×10³kg，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，汽车消耗16kg汽油，汽油的热值是4.6×10⁷J/kg（假设汽油完全燃烧）．
（1）汽车以90km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，汽车发动机的牵引力是多少？
（2）汽车行驶230km牵引力做了多少功？
（3）汽车发动机的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）知道汽车总质量，利用G=mg求汽车总重力，由题知平均阻力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；
（2）利用W=Fs求汽车牵引力做功（有用功）；
（3）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，然后根据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=mg=1.6×10³kg×10N/kg=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，F=f=800N；
（2）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；
（3）16kg汽油完全燃烧放出的热量：
Q_放=mq=16kg×4.6×10⁷J/kg=7.36×10⁸J，
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）汽车发动机的牵引力是800N；
（2）汽车行驶230km牵引力做了1.84×10⁸J的功；
（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．