Question

（2012?射洪縣模擬）汽車是我們熟悉的交通工具，它給我們的生活提供了便利，促進了社會經(jīng)濟的發(fā)展．汽車應(yīng)用了許多物理知識．請運用所學(xué)的物理知識解答下列問題：
（1）發(fā)動機是汽車的“心臟”．它工作時的

做功

沖程將汽油燃燒的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能．
（2）汽車輪胎上有凸凹不平的花紋，其目的是

增大輪胎與地面的摩擦

．
（3）一天，小明乘坐他爸爸的汽車走親戚，他從公路交通牌上看到，汽車在一段平直的路段上行駛了5km，這段路程內(nèi)汽車速度計的指針一直停在如右圖所示位置．已知他們家的汽車以100Km/h勻速行駛100Km的耗油量是6.0L，所加汽油是93^#汽油（該汽油的熱值約為4.5×10⁷J/kg，密度約為0.7×10³kg/m³），汽車發(fā)動機的效率30%．問：①汽車在這段時間內(nèi)的耗油量是多少千克？②發(fā)動機的實際功率是多少瓦特？③汽車行駛過程中受到的阻力是多大？

Answer 1

分析：（1）汽油機在做功沖程中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；
（2）摩擦力大小跟壓力大小和接觸面粗糙程度有關(guān)．增大摩擦力的方法：在壓力一定時，增大接觸面粗糙程度增大摩擦力；在接觸面粗糙程度一定時，增大壓力增大摩擦力．
（3）①汽車以100km/h的速度行駛100km，消耗汽油6L．行駛5km耗汽油0.3L，根據(jù)公式ρ=

m

V

求出汽油的質(zhì)量；
②計算燃燒0.3L汽油放出的熱量，根據(jù)汽車的效率求出做的有用功，再求出行駛時間，根據(jù)P=

W

t

求出發(fā)動機的實際功率；
③再利用W=Fs求牽引力大小，因為是勻速行駛，所以受到的阻力和牽引力是一對平衡力，大小相等．

解答：解：（1）在做功沖程中，高溫高壓的燃氣對活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；
（2）輪胎上有凸凹不平的花紋，是為了在壓力一定時，增大接觸面粗糙程度來增大摩擦力，防止打滑；
（3）①汽車在經(jīng)濟耗油量下行駛5km實際用油V=

6L

100km

×5km=0.3L=3×10^-4m³；
∵ρ=

m

V

，
∴消耗汽油的質(zhì)量：m=ρV=0.7×10³kg/m³×3×10^-4m³=0.21kg；
②這段時間內(nèi)消耗的汽油釋放的總熱量為Q=4.5×10⁷J/kg×0.21Kg=9.45×10⁶J，
汽車發(fā)動機做的功為W=Q×30%=2.835×10⁶J，
∵v=

s

t

，
∴汽車行駛5km所用的時間：t=

s

v

=

5km

100km/h

=0.05h=180s，
發(fā)動機的實際功率：P=

W

t

=

2.835×106J

180s

=1.575×10⁴W； 
③∵W=Fs，
∴汽車發(fā)動機牽引力：F=

W

s

=

2.835×106J

5000m

=567N，
由于汽車勻速運動，由力的平衡可知，汽車行駛中受到的阻力等于發(fā)動機牽引力，所以阻力f=F=567N．
答：（1）做功沖程；
（2）增大輪胎與地面的摩擦；
（3）①汽車在這段時間內(nèi)的耗油量是0.21kg；
②發(fā)動機的實際功率是1.575×10⁴W；
③車行駛過程中受到的阻力是567N．

點評：本題考查了學(xué)生對增大摩擦力的方法、密度公式、速度公式、功的公式、功率公式的掌握和運用，雖知識點多，但都屬于基礎(chǔ)，難度不大．