Question

一輛小轎車油箱內裝滿35kg汽油，在高速公路上勻速行駛300公里，受到的阻力是920N．已知該車效率是30%，汽油的熱值是4.6×10⁷J/㎏．求：
（1）汽車行駛時牽引力做的功是多少？
（2）通過計算說明汽車行駛途中是否需要加油？
（3）試說出使用汽油機的優(yōu)點和缺點各一個．

Answer 1

分析：（1）知道小汽車處于勻速直線運動（平衡狀態(tài)），汽車受牽引力和阻力為一對平衡力，知道汽車受到的阻力，據(jù)此可以計算出牽引力；又知道行駛路程，利用公式W=Fs求汽車到達目的地牽引力所做的功．
（2）知道汽油的質量和熱值，可利用公式Q_放=mq計算出35kg汽油完全燃燒放出的熱量，又知道汽油完全燃燒產生的內能有30%轉化為機械能，據(jù)此求轉化成的機械能，和汽車到達目的地牽引力所做的功比較得出答案．
（3）從汽油機的熱機效率、自身靈活程度和環(huán)境保護等方面談一下優(yōu)缺點．

解答：已知：油箱內汽油的質量m=35kg，行駛路程s=300km=3×10⁵m，受到的阻力是f=920N，該車效率是η=30%，汽油的熱值是q=4.6×10⁷J/㎏．
求：（1）汽車行駛時牽引力做的功W=？
解：（1）∵轎車勻速行駛，f=920N，
∴轎車的牽引力：
F=f=920N，
汽車到達目的地牽引力所做的功：
W=Fs=920N×3×10⁵m=2.76×10⁸J．
（2）35kg汽油完全燃燒放出的熱量為：
Q_放=mq=35kg×4.6×10⁷J/kg=1.61×10⁹J，
∵汽油完全燃燒產生的內能有30%轉化為機械能，
∴可以轉化成的機械能（牽引力做功）：
W′=Q_放η=1.61×10⁹J×30%=4.83×10⁸J＞2.76×10⁸J．
∴汽車在行駛途中不需要加油．
（3）汽油機的優(yōu)點是：輕巧、便利；
缺點是：功率較小，效率較低．
答：（1）汽車到達目的地牽引力所做的功為2.76×10⁸J．
（2）汽車在行駛途中不需要加油．
（3）汽油機的優(yōu)點是：輕巧、便利；
缺點是：功率較小，效率較低．

點評：本題考查了功的計算、燃料完全燃燒放出熱量的計算，利用所學知識分析計算實際問題，學以致用，有意義！根據(jù)物體所處的狀態(tài)（靜止或勻速直線運動）判斷物體受平衡力，知道一個力的大小和方向可以求另一個力的大小和方向是本題的突破口．