Question

3．某汽車以汽油機作為動力裝置，某次勻速直線運動2h的速度是90km/h，受到的阻力為1800N，計算：
（1）在此過程中，汽車所做的功是多少？功率是多大？
（2）若汽車的效率為35%，此過程消耗汽油的質(zhì)量是多少？（q_汽油=4.6×10⁷J/kg）（結(jié)果保留兩位小數(shù)）
（3）由于汽油機的使用，環(huán)境污染嚴重，怎樣改善這個問題，請?zhí)岢鲆粭l有效建議可以利用電能、太陽能、氫氣等能源來驅(qū)動．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)某次勻速直線運動2h的速度是90km/h，可求得路程，已知汽車勻速直線運動，所以牽引力等于阻力；利用W=Fs可求得汽車所做的功，再利用P=$\frac{W}{t}$可求得其功率；
（2）已知發(fā)動機做的功和汽車的效率，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$，可求得總功，已知汽油熱值，然后利用Q=mq求得消耗汽油的質(zhì)量；
（3）電能、太陽能的優(yōu)點：清潔，無污染等角度分析．

解答 解：（1）由v=$\frac{s}{t}$可得，汽車行駛的路程s=vt=90km/h×2h=180km=1.8×10⁵m，
因為汽車勻速直線運動，所以發(fā)動機牽引力為F=f=1800N；
汽車所做的功W=Fs=1800N×1.8×10⁵m=3.24×10⁸J，
功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{3.24×1{0}^{8}J}{2×3600s}$=4.5×10⁴W．
（2）因為η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$，
所以發(fā)動機做的功為W_總=$\frac{{W}_{有用}}{η}$=$\frac{3.24×1{0}^{8}J}{35%}$≈9.26×10⁸J；
汽油完全燃燒放出的熱量為Q=W_總=9.26×10⁸J，
因為Q=mq，
所以消耗的汽油質(zhì)量為m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{9.26×1{0}^{8}J}{4.6×1{0}^{7}J/kg}$≈20.13kg．
（3）由于汽油機的使用，環(huán)境污染嚴重，可以采用清潔能源，利用電能、太陽能、氫氣等能源來驅(qū)動．
答：（1）在此過程中，汽車所做的功是3.24×10⁸J，功率是4.5×10⁴W．
（2）若汽車的效率為35%，此過程消耗汽油的質(zhì)量是20.13kg．
（3）可以利用電能、太陽能、氫氣等能源來驅(qū)動．

點評 此題是一道力學綜合的應用題，考查了二力平衡、功、功率、熱值和熱效率，涉及到的公式多，但環(huán)節(jié)不復雜，掌握基本公式或規(guī)律是正確解答的關鍵．