Question

小明的爸爸新买了一辆小汽车，如图所示，小明坐着这辆汽车匀速行驶144km，用时2h，消耗汽油12L，其发动机的功率为23kW．请运用所学的知识解答下列问题．（汽油的热值为4.6×10⁷/kg，汽油的密度为0.75×10³kg/m³）
（1）汽车匀速行驶时所受的牵引力是多大？
（2）已知发动机的效率η=W/Q×100%（式中W为发动机在某段时间内对外所做的功，Q为它在这段时间内所消耗的燃料完全燃烧所产生的热量），则该汽车发动机的效率是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）已知汽车功率的大小和行驶的时间，根据公式W=Pt可求所做的功；再利用公式F=可求汽车匀速行驶时所受的牵引力；
（2）已知汽油的密度和体积，根据公式m=ρV可求消耗汽油的质量；再利用公式Q=qm求出完全燃烧汽油释放的热量；
最后根据公式η=求出该汽车发动机的效率．
解答：解：（1）所做的功W=Pt=23000W×2×3600s=1.656×10⁸J；
汽车匀速行驶时所受的牵引力是F===1150N；
答：汽车匀速行驶时所受的牵引力是1150N；
（2）消耗汽油的质量m=ρV=0.75×10³kg/m³×0.012m³=9kg；
释放能量Q=qm=4.6×10⁷/kg×9kg=4.14×10⁸J；
所以该汽车发动机的效率是η==×100%=40%．
答：该汽车发动机的效率是40%．
点评：此题既考查了功和功率的计算，并且也考查了热机的效率，涉及的面很广，是一道很好的综合性题目．解题过程中要注意单位的换算．