Question

13．假期，小明全家駕車從十堰到襄陽游玩，出發(fā)前，愛學習的小明收集了相關數(shù)據(jù)，整理成下表，請你根據(jù)表中數(shù)據(jù)完成相關計算

轎車質量（kg）	1050
車輪與地面接觸總面積（m2）	0.15
十堰到襄陽距離（km）	160
預設行車速度（km/h）	90
行駛100km耗油量（L）	8.5

[已知汽油熱值為4.6×10⁷J/kg，汽油密度為0.8×10³kg/m³，水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃）]．求：（答案保留兩位小數(shù)）
（1）空的轎車靜止時對水平地面的壓強（g取10N/kg）；
（2）全程行車所需的時間；
（3）全程消耗的汽油在完全燃燒時放出的熱量；
（4）若此過程中發(fā)動機的輸出功率為40kW，則此汽車發(fā)動機的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）轎車靜止時對水平地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)G=mg求出其大小，再根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出對水平地面的壓強；
（2）由表格數(shù)據(jù)可知汽車行駛的路程和速度，根據(jù)v=$\frac{s}{t}$求出全程行車所需的時間；
（3）由表格數(shù)據(jù)可知行駛1km消耗的汽油可求全程消耗的汽油，根據(jù)Q_放=mq求出全程消耗的汽油在完全燃燒時放出的熱量．
（4）求出發(fā)動機輸出的功，然后應用效率公式求出發(fā)動機的效率．

解答 解：（1）轎車靜止時對地面的壓力：
F=G=mg=1050kg×10N/kg=1.05×10⁴N，
對地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.05×1{0}^{4}N}{0.15{m}^{2}}$=7×10⁴Pa；
（2）由v=$\frac{s}{t}$可得，全程行車所需的時間：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{160km}{90km/h}$=$\frac{16}{9}$h=6400s；
（3）全程消耗的汽油的體積：
V=160km×$\frac{8.5L}{100km}$=13.6L=1.36×10^-2m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可知，消耗汽油的質量：
m′=ρV=0.8×10³kg/m³×1.36×10^-2m³=10.88kg
在完全燃燒時放出的熱量：
Q_放=m′q=10.88kg×4.6×10⁷J/kg≈5×10⁸J．
（4）發(fā)動機輸出的功：
W=Pt=40×10³W×6400s=2.56×10⁸J，
發(fā)動機的效率：η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{2.56×1{0}^{8}J}{5×1{0}^{8}J}$×100%=51.2%；
答：（1）轎車靜止時對水平地面的壓強7×10⁴Pa；
（2）全程行車所需的時間為6400s；
（3）全程消耗的汽油在完全燃燒時放出的熱量為5×10⁸J；
（4）汽車發(fā)動機的效率是51.2%．

點評 本題考查的是速度、功、熱效率和壓強、熱量的計算，掌握有關的公式并從表格中獲取相關的信息是解決此題的關鍵．