Question

14．假期，小強(qiáng)一家驅(qū)車外出旅游，當(dāng)汽車以108km/h的速度在高速公路上勻速直線行駛時(shí)，汽車受到的平均阻力是1380N，效率為30%（汽油熱值q=4.6×10⁷kg）
（1）汽車在高速上勻速直線行駛1h，需消耗汽油多少千克？
（2）汽車每年耗油1.8t，如果能把內(nèi)燃機(jī)效率提高6%，小強(qiáng)家每年可以節(jié)約多少燃油？
（3）汽車儀表盤上都有一個用來提醒司機(jī)車門是否關(guān)好的指示燈，每個車門有一個開關(guān)，若四個車門中任意一個車門未關(guān)或未關(guān)好（即對應(yīng)的開關(guān)閉合），該指示燈會一直發(fā)光，請你幫小強(qiáng)在虛線框內(nèi)畫出這部分電路的電路圖．

Answer 1

分析 （1）汽車勻速行駛，牽引力與阻力是一對平衡力，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{Q}_{放}}$=$\frac{Fs}{mq}$=$\frac{fvt}{mq}$計(jì)算消耗汽油的質(zhì)量；
（2）汽車效率提高6%，可得提高后的效率η′，由效率公式可得汽車發(fā)動機(jī)做的有用功W_有=ηQ_放=ηmq，根據(jù)提高效率前后做有用功相等計(jì)算提高效率后需要汽油質(zhì)量，從而解題；
（3）四個車門中任意一個車門未關(guān)或未關(guān)好即開關(guān)斷開該指示燈都會發(fā)光說明四個開關(guān)獨(dú)立工作、互不影響即為并聯(lián)，且燈泡位于干路．

解答 解：
（1）汽車勻速行駛，牽引力與阻力是一對平衡力，所以f=F=1380N，
汽車行駛路程：s=vt=108km/h×1h=108km，
根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{Q}_{放}}$=$\frac{Fs}{mq}$可得消耗汽油的質(zhì)量：
m=$\frac{fs}{ηq}$=$\frac{1380N×108×1{0}^{3}m}{0.3×4.6×1{0}^{7}J/kg}$=10.8kg；
（2）汽車效率提高6%，可得提高后的效率η′=30%+6%=36%，
汽車做有用功：W_有=ηQ_放=ηmq
提高效率前后汽車所做有用功相等，
所以ηQ_放=η′Q_放′，即：ηmq=η′m′q
所以提高效率后需要的汽油質(zhì)量：
m′=$\frac{η}{η′}$•m=$\frac{0.3}{0.36}$×1.8t=1.5t，
所以小強(qiáng)家每年可以節(jié)約燃油：
△m=m=m′=1.8t-1.5t=0.3t；
（3）由分析可知，燈泡位于干路，四個開關(guān)并聯(lián)后接入電路，如圖所示：
．
故答案為：（1）汽車在高速上勻速直線行駛1h，需消耗汽油10.8kg；
（2）汽車每年耗油1.8t，如果能把內(nèi)燃機(jī)效率提高6%，小強(qiáng)家每年可以節(jié)約0.3燃油；
（3）見上圖．

點(diǎn)評 本題考查了速度、熱值、功、熱機(jī)效率的計(jì)算，還考查了電路的設(shè)計(jì)，考查知識多，綜合性強(qiáng)，有一定難度．