Question

6．隨著人民生活水平的不斷提高，汽車已經(jīng)走進(jìn)我們的家庭，小明的爸爸最近也購買了一輛轎車．小明利用所學(xué)的物理知識(shí)對(duì)汽車進(jìn)行了一系列探索與研究：
（1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)一般是柴油機(jī)或汽油機(jī)，它把燃料燃燒放出的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，求完全燃燒0.5kg的汽油能夠獲得的能量．（汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg）
（2）小明同學(xué)閱讀了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的說明書后，將內(nèi)燃機(jī)的能量流向制成如圖所示的圖表，請(qǐng)根據(jù)給出的信息，計(jì)算該內(nèi)燃機(jī)的效率η？
（3）該汽車行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的牽引力是F，若燃燒質(zhì)量為m、熱值為q的燃料，寫出能使汽車前進(jìn)的距離的表達(dá)式．（用前面給出物理量的符號(hào)表示距離）

Answer 1

分析 （1）知道汽油的質(zhì)量和熱值，利用Q_放=mq求汽油完全燃燒放出的熱量；
（2）由能流圖得出轉(zhuǎn)化為有用功的能量占總能量的比值，得出內(nèi)燃機(jī)的效率；
（3）知道內(nèi)燃機(jī)的效率和完全燃燒放出的熱量，根據(jù)W=ηQ_放求出牽引力所做的功，
然后利用W=Fs的變形公式s=$\frac{W}{F}$求出汽車前進(jìn)的距離的表達(dá)式．

解答 解：
（1）完全燃燒0.5kg的汽油能夠獲得的能量為：Q=mq=0.5kg×4.6×10⁷J/kg=2.3×10⁷J；
（2）由圖標(biāo)知，燃料釋放的熱量中，33%的熱量以廢氣的形式浪費(fèi)了，設(shè)備損耗占了30%，部件摩擦占7%，剩下的部分是輸出有用功，因此η=100%-33%-30%-7%=30%；
（3）完全燃燒質(zhì)量為m、熱值為q的汽油所放出的熱量：
Q_放=mq，
由η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%得，牽引力所做的功：
W=ηQ_放=ηmq，
由W=Fs得，汽車前進(jìn)的距離：
s=$\frac{W}{F}$=$\frac{ηmq}{F}$=$\frac{30%mq}{F}$．
答：
（1）完全燃燒0.5kg的汽油能夠獲得的能量2.3×10⁶J；
（2）該內(nèi)燃機(jī)的效率30%；
（3）汽車前進(jìn)的距離的表達(dá)式$\frac{30%mq}{F}$．

點(diǎn)評(píng) 本題以汽車為切入點(diǎn)綜合考查力學(xué)、熱學(xué)相關(guān)知識(shí)，靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、正確選用所學(xué)公式是解題的關(guān)鍵，綜合性強(qiáng)，具有一定的難度．