Question

如圖是一款家庭小轎車，它的發(fā)動機是汽油機，為了避免發(fā)動機過熱影響對外做功，有水箱通過水的循環(huán)吸熱為發(fā)動機降溫．此轎車以90km/h的速度勻速行駛100km的油耗為7L（1L=1dm³），同時水箱內(nèi)10kg水由20℃升高到90℃，轎車行駛中發(fā)動機提供的平均前進動力為901.6N，已知ρ_汽油=0.7kg/dm³，熱值q_汽油=4.6×10⁷J/kg．根據(jù)以上信息，請解答以下問題：
（1）百公里的油耗所能釋放的最大能量是多少？
（2）由于水箱中的吸熱所損失的能量達到多少J？
（3）發(fā)動機把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為多大？

Answer 1

解：
（1）∵ρ=，
∴百公里的油耗的質(zhì)量：
m=ρV=0.7kg/dm³×7dm³=4.9kg，
這些汽油完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq=4.9kg×4.6×10⁷J/kg=2.254×10⁸J，
即百公里的油耗所能釋放的最大能量為2.254×10⁸J；
（2）水箱內(nèi)水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×10kg×（90℃-20℃）=2.94×10⁶J；
即：由于水箱中的吸熱所損失的能量達到2.94×10⁶J；
（3）百公里牽引力做的功：
W=Fs=901.6N×100×10³m=9.016×10⁷J，
發(fā)動機把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的效率：
η=×100%=×100%=40%．
答：（1）百公里的油耗所能釋放的最大能量是2.254×10⁸J；
（2）由于水箱中的吸熱所損失的能量達到2.94×10⁶J；
（3）發(fā)動機把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為40%．
分析：（1）知道汽車百公里的油耗（汽油的體積）和汽油的密度，利用密度公式求汽油的質(zhì)量，又知道汽油的熱值，利用燃料完全燃燒放熱公式求汽油完全燃燒放出的熱量（所能釋放的最大能量--總能量）；
（2）知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的初末溫，利用吸熱公式求水吸收的熱量（由于水箱中的吸熱所損失的能量）；
（3）知道轎車行駛中發(fā)動機提供的平均前進動力，以及前進的距離，可求牽引力做的功，即轉(zhuǎn)化成的機械能（有用能量），再利用效率公式求發(fā)動機把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的效率．
點評：本題主要考查學生對密度公式、吸熱公式Q_吸=cm△t、燃料完全燃燒放熱Q_放=mq、效率公式的理解與掌握，此題涉及到的知識點較多，綜合性強，難度較大，屬于難題．