Question

2．2014成都“西博會”展示的某型號的房車測試時，在一段平直公路上勻速行駛了36km，用時半小時，車的總質(zhì)量為3×10³ kg，受到的阻力為車重的0.1倍，其中g(shù)=10N/kg．求：
（1）該房車的行駛速度；
（2）該房車牽引力所做的功；
（3）已知這一過程消耗燃油1.5×10^-2m³，則熱機(jī)在這一過程中消耗的總能量（假設(shè)燃油完全燃燒，燃油密度為0.8×10³kg/m³，燃油熱值q為4.5×10⁷J/kg）；
（4）該房車發(fā)動機(jī)的熱機(jī)效率．

Answer 1

分析 （1）知道車行駛的路程和時間，利用v=$\frac{s}{t}$求車的速度；
（2）知道車的質(zhì)量，利用G=mg求車重，而受到的阻力為車重的0.1倍，可求車受到的阻力；由于車勻速行駛，車受到的牽引力和阻力是一對平衡力，大小相等，可求牽引力大小，又知道行駛的路程，利用W=Fs求牽引力做功；
（3）知道燃油的密度和體積，利用m=ρV求燃油的質(zhì)量，再利用Q_放=mq求燃油完全燃燒放出的熱量，即熱機(jī)消耗的總能量；
（4）利用效率公式求該房車的效率．

解答 解：
（1）v=$\frac{s}{t}$=$\frac{36km}{0.5h}$=72km/h；
（2）車重G=mg=3×10³kg×10N/kg=3×10⁴N，
車受到的阻力：
f=0.1×G=0.1×3×10⁴N=3×10³N，
因為車勻速行駛，
所以牽引力F=f=3×10³N，
牽引力做功：
W_有用=Fs=3×10³N×36000m=1.08×10⁸J，
（3）由ρ=$\frac{m}{V}$得消耗燃油的質(zhì)量：
m=ρV=0.8×10³kg/m³×1.5×10^-2m³=12kg，
燃油完全燃燒放出的熱量（消耗的總能量）：
W_總=Q_放=mq=12kg×4.5×10⁷J/kg=5.4×10⁸J，
（4）房車的牽引力所做的功就是有用功，燃油完全燃燒放出的熱量就是房車所做的總功，
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{1.08×1{0}^{8}J}{5.4{×10}^{8}J}$×100%=20%．
答：（1）該房車的行駛速度為72km/h；
（2）該房車牽引力所做的功為1.08×10⁸J；
（3）熱機(jī)在這一過程中消耗的總能量為5.4×10⁸J；
（4）該房車的效率為20%．

點(diǎn)評 本題為力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)的綜合題，綜合考查了學(xué)生對重力公式、密度公式、功的公式、燃料完全燃燒放熱公式、效率公式、二力平衡條件的了解與掌握，要求靈活運(yùn)用相關(guān)公式．