Question

2．小潔家新購買了家用汽車，五一假期全家開車去某地旅游．下車時(shí)她觀察里程表確定汽車行駛225km，所用時(shí)間是2.5h，消耗汽油20L，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在這段時(shí)間內(nèi)的平均功率約為20kW．求：
（1）汽車行駛過程中發(fā)動(dòng)機(jī)做了多少功？
（2）汽油的密度取0.7×10³kg/m³，求消耗汽油的質(zhì)量多大？
（3）汽油的熱值是4.6×10⁷J/kg，則汽油完全燃燒放出多少熱量？
（4）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率多大？

Answer 1

分析 （1）知道發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和工作時(shí)間，利用W=Pt求發(fā)動(dòng)機(jī)做的功（有用能量）；
（2）知道汽油的體積，利用m=ρV求汽油的質(zhì)量；
（3）利用Q_放=mq求汽油完全燃燒放出的熱量（總能量）；
（4）利用效率公式求發(fā)動(dòng)機(jī)的效率．

解答 解：
（1）發(fā)動(dòng)機(jī)的平均功率P=20kW=20000W，工作時(shí)間t=2.5h=9000s，
由P=$\frac{W}{t}$得，發(fā)動(dòng)機(jī)做的功：W=Pt=20000W×9000s=1.8×10⁸J；
（2）消耗汽油的體積V=20L=0.02m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，消耗汽油的質(zhì)量：
m=ρV=0.7×10³ kg/m³×0.02 m³=14 kg；
（3）汽油完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq=14 kg×4.6×10⁷ J/kg=6.44×10⁸J；
（4）發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$=$\frac{1.8×1{0}^{8}J}{6.44×1{0}^{8}J}$×100%≈27.95%．
答：（1）汽車行駛過程中發(fā)動(dòng)機(jī)做了1.8×10⁸J的功；
（2）消耗汽油的質(zhì)量為14kg；
（3）汽油的熱值是4.6×10⁷J/kg，則汽油完全燃燒放出6.44×10⁸J的熱量；
（4）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為27.95%．

點(diǎn)評 本題綜合考查了密度公式、功率公式、燃料完全燃燒放熱公式、效率公式的應(yīng)用，雖知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，但都屬于基礎(chǔ)，難度不大．