Question

11．今年“十一”期间，爸爸开车带着全家人去旅游．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，汽车发动机的效率为25%，汽油的热值是4.6×10⁷J/kg（假设汽油完全燃烧，g=10N/Kg）．
（1）如图，汽车在转弯前，要打开转向灯，爸爸需拨动一下方向盘旁的一根杆，这根杆的作用相当于电路中的开关；正常情况下，位于同侧的前后两个转向灯会同时闪亮，则位于汽车同侧的前后两个转向灯的连接方式为并联．
（2）汽车以90km/h的速度在平直公路上匀速行驶230Km时，汽车发动机的牵引力是多少？
（3）汽车行驶这段里程消耗汽油多少千克？

Answer 1

分析 （1）要解决此题，需要掌握串并联电路的特点：串联电路，电流只有一条通路，开关控制整个电路．并联电路电流有多条通路，各支路互不影响．
（2）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；
（3）利用W=Fs求汽车牵引力做功（有用功）；知道汽车发动机的效率，即汽车做的有用功和汽油完全燃烧放出的热量之比，可求汽油完全燃烧放出的热量，而Q_放=mq，知道汽油的热值，可求汽车全程消耗汽油的质量．

解答 解：
（1）司机拨动方向盘旁的杆子，转向灯才会工作，所以这根杆子起到了开关的作用；
汽车的前后转向灯可以单独工作，所以它们是并联的；
（2）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；
（3）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；
根据η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$可知，
Q_放=$\frac{W}{η}$=$\frac{1.84×1{0}^{8}J}{25%}$=7.36×10⁸J，
根据Q_放=mq可得，
汽车全程消耗汽油的质量：
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{7.36×1{0}^{8}J}{4.6×1{0}^{7}J/kg}$=16kg．
答：
（1）开关；并联；
（2）汽车发动机的牵引力是800N；
（3）汽车全程消耗汽油16kg．

点评 本题考查了串并联电路的区别、重力公式、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．