Question

11．如图为泸州市某风景区山中的一段盘山公路照片．以汽油为燃料的观光汽车沿该盘山公路（盘山公路近似处理为斜面）以36km/h的速度匀速行驶，经过15min从山脚到达山顶；汽车上山时沿路面获得的牵引力恒为9.2×l0³N．已知汽车从山脚到山顶消耗了6千克的汽油，汽油热值q=4.6×l0⁷J/kg，求：
（1）汽车上山时牵引力发挥的功率为多大．
（2）汽油完全燃烧释放的热量转化为汽车牵引力做功的效率为多少．

Answer 1

分析 （1）功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，由P=Fv可以求出汽车牵引力的功率．
（2）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．
（3）求出有用功，利用效率公式求汽油机的机械效率

解答 解：（1）汽车的速度v=36km/h=10m/s，
汽车牵引力做功的功率：
P_有=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=9.2×10³N×10m/s=9.2×10⁴W，
（2）在测试时间内汽车的有用功：
W_有用=P_有t=9.2×10⁴W×900s=8.28×10⁷J；
汽油完全燃烧放出的热量：
Q_放=qm=4.6×10⁷J/kg×6kg=2.76×10⁷J；
在测试时间内该汽车的效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{2.76×1{0}^{7}J}{8.28×1{0}^{7}J}$×100%≈33.3%．
能量损失的原因：①汽油没有完全燃烧；②废气带走一部分热量．
答：（1）汽车牵引力做功的功率是9.2×10⁴W；
（3）汽车的效率是33.3%．

点评 本题考查了功的计算、功率的计算、效率的计算，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．