Question

16．如圖所示，隨著合肥市民經濟收入水平逐年提高，家用轎車逐漸走進了普通百姓家庭． 下表是小明同學家購買的某款江淮牌小轎車（四輪）有關數(shù)據(jù)（汽油的熱值為4.6×l0⁷J/kg），求：

小轎車的總質量1600kg	小轎車的額定功率30kW
每個輪胎與地面的接觸面積0.02m2	100km耗油量8L
水箱容量2.5L	汽油的密度0.71×l03kg/m3

（1）該小轎車靜止在水平地面上時，對地面的壓強大�。�
（2）水箱中裝滿初溫為20℃的水，若該小轎車行駛一段時間后水箱內水溫變?yōu)?0℃，則這段時間內，水箱中的水吸收的熱量大��；（c_水=4.2×103J/（kg•℃））．
（3）假若該小轎車在水平路面上以額定功率勻速直線行駛l0min，消耗了1.3kg的汽油，則該小轎車在這段時間內發(fā)動機的工作效率為多少？

Answer 1

分析 （1）汽車靜止時對地面的壓力等于汽車的重力，根據(jù)公式p=$\frac{F}{S}$可求壓強．
（2）利用ρ=$\frac{m}{V}$求出水的質量，然后利用Q=cm△t計算水箱中的水吸收的熱量．
（3）根據(jù)W=Pt求出小汽車以額定功率勻速直線行駛10min牽引力所做的功，再利用Q_放=mq可求出完全燃燒1.3kg汽油放出熱量，最后用η=$\frac{W}{Q}$求出小汽車發(fā)動機的效率．

解答 解：（1）汽車靜止時對地面的壓力：
F=G=mg=1.6×10³kg×10N/kg=1.6×10⁴N
汽車靜止時對地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.6×1{0}^{4}N}{4×0.02{m}^{2}}$=2×10⁵Pa；
（2）水箱內水的體積V=2.5L=2.5×10^-3m³，
根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質量：
m=ρ_水V=1.0×10³kg/m³×2.5×10^-3m³=2.5kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/kg•℃×2.5kg×（80℃-20℃）=6.3×10⁵J．
（3）小汽車以額定功率勻速直線行駛10min牽引力所做的功：
W=Pt=3×10⁴W×10×60s=1.8×10⁷J；
完全燃燒1.3kg汽油放出熱量：
Q_放=mq=1.3kg×4.6×10⁷J/kg=5.98×10⁷J
小汽車發(fā)動機的效率為：
η=$\frac{W}{Q}$=×100%=$\frac{1.8×1{0}^{7}J}{5.98×1{0}^{7}J}$×100%=30%．
答：（1）該小轎車靜止在水平地面上時，對地面的壓強是2×10⁵Pa；
（2）水箱中的水吸收的熱量為6.3×10⁵J；
（3）該小轎車在這段時間內發(fā)動機的工作效率為為30%．

點評 本題通過實際應用情況，考查了壓強的計算、密度的計算公式、功的計算、機械效率的計算．本題考查的知識面比較廣，關鍵是公式及其變形的靈活運用，還要知道在水平面上壓力等于物體自身的重力．