Question

11．一辆汽车以20m/s的速度匀速行驶10min，消耗的汽油为1.2kg．汽车匀速行驶时受到的牵引力F=1.2×10³N，汽油的热值q=4.6×10⁷J/kg．问：
（1）汽车在这段时间内消耗的汽油完全燃烧放出的热量Q_放是多少？
（2）这段时间内汽车牵引力做的功W_牵是多少？牵引力做功的功率是多少？
（3）比较（1）中的Q_放和（2）中的W_牵，你有什么发现？简要分析原因（写出一条即可）．

Answer 1

分析 （1）根据燃料燃烧放出热量公式Q=mq可计算汽油完全燃烧释放的热量；
（2）根据速度公式s=vt计算汽车在10min内通过的路程，根据做功公式W=Fs计算汽车牵引力在10min内做的功，根据功率公式计算牵引力做功的功率．
（3）分析计算结果可得结论：汽车牵引力做的功小于汽油完全燃烧释放的热量，从汽油机的能量损失分析．

解答 解：
（1）汽油完全燃烧释放的热量：
Q_放=m_汽油q=4.6×10⁷J/kg×1.2kg=5.52×10⁷J；
（2）由v=$\frac{s}{t}$得汽车在10min内通过的路程：
s=vt=20m/s×600s=1.2×10⁴m，
牵引力做功：
W=Fs=1.2×10³N×1.2×10⁴m=1.44×10⁷J，
牵引力做功功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.44×1{0}^{7}J}{600s}$=2.4×10⁴W，
（3）比较（1）中的Q_放和（2）中的W_牵，发现：汽车牵引力做的功小于汽油完全燃烧释放的热量；
原因是：汽油没有完全燃烧；或者：废气带走一部分能量；由于热传递损失一部分能量；克服摩擦消耗一部分能量．
答：（1）汽车在这段时间内消耗的汽油完全燃烧放出的热量Q_放是5.52×10⁷J；
（2）这段时间内汽车牵引力做的功W_牵是1.44×10⁷J，牵引力做功的功率是2.4×10⁴W；
（3）发现：汽车牵引力做的功小于汽油完全燃烧释放的热量；原因是：汽油没有完全燃烧．

点评 本题考查了路程的计算、功的计算、功率的计算、热量的计算，要求灵活选用公式，涉及到汽油机工作时的能量损耗，属于难题．