Question

2．重力為410N的汽車在水平路面上勻速運(yùn)動(dòng)，所受阻力為920N，汽車牽引力功率為9.2kW，其汽油發(fā)動(dòng)機(jī)效率為20%．（汽油熱值是4.6×10⁷J/kg）
（1）在圖中表示汽車的方框上畫(huà)出汽車勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中水平方向受力示意圖；
（2）求汽車運(yùn)動(dòng)100s內(nèi)：
①牽引力做了多少功？
②發(fā)動(dòng)機(jī)消耗汽油質(zhì)量是多少？

Answer 1

分析 （1）水平方向汽車處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，受到牽引力和阻力的作用，這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力；用一條帶箭頭的線段表示力的大小、方向、作用點(diǎn)，線段長(zhǎng)短表示力的大小，箭頭表示力的方向，起點(diǎn)或終點(diǎn)表示力的作用點(diǎn)．
（2）①已知功率的大小和做功的時(shí)間，根據(jù)公式W=Pt可求牽引力做的功
②汽油完全燃燒釋放的熱量根據(jù)公式Q=qm可求，還知道小汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率η=$\frac{W}{Q}$二式聯(lián)立可求汽油的質(zhì)量．

解答 解：
（1）水平方向汽車處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，受到牽引力和阻力的作用，這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力；如下圖所示：

（2）①牽引力做的功W=Pt=9.2×10³W×100s=9.2×10⁵J．
②汽油完全燃燒釋放的熱量Q=qm，又因?yàn)棣?$\frac{W}{Q}$，
所以消耗汽油質(zhì)量：m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{W}{ηq}$=$\frac{9.2×1{0}^{5}J}{20%×4.6×1{0}^{7}J/kg}$=0.1kg．
答：（1）如圖所示；
（2）汽車運(yùn)動(dòng)100s內(nèi)：①牽引力做的功為9.2×10⁵J；②消耗汽油0.1kg．

點(diǎn)評(píng) （1）當(dāng)一個(gè)物體上畫(huà)多個(gè)力的示意圖時(shí)，為了表示美觀，常把各力的作用點(diǎn)統(tǒng)一在物體的幾何中心上．
（2）本題考查做功和熱機(jī)效率的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，知道物體做勻速運(yùn)動(dòng)牽引力等于摩擦力，解題過(guò)程中要注意單位的換算．