Question

7．泰安五岳专用汽车有限公司是一家大型的特种专用汽车生产基地．该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶6000m，受到的阻力是3.0×10³N，消耗燃油1.5×10^-3m³（假设燃油完全燃烧）．若燃油的密度为ρ=0.8×10³ kg/m³，热值q=4×10⁷J/kg，C_水=4.2×10³J/（kg•℃）求：
（1）专用车牵引力所做的功．
（2）则该专用车的热机效率是多少？
（3）汽车在行驶中是靠水箱内的水给发动机降温的，若水箱内水的质量为3kg，匀速行驶5.6km后，水温从20℃升高到70℃，求这段时间内水带走的热量．
（4）请你简要说明用水做为冷却剂的好处是？

Answer 1

分析 （1）车匀速运动，牵引力等于阻力，牵引力做的功就是克服阻力做的功，利用功的公式计算即可；
（2）已知燃油的热值和燃油的量，利用热值公式计算放出的热量，利用效率公式计算即可；
（3）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q_吸=cm△t求水带走的热量；
（4）比热容较大，质量相同、升高相同的温度时，吸收的热量多．

解答 解：
（1）由题知，专用车在一段平直的公路上匀速行驶，所以牵引力与阻力是一对平衡力，
所以牵引力F=f=3.0×10³N，
所以牵引力做的功：W=Fs=3.0×10³N×6×10³m=1.8×10⁷J；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，消耗燃油的质量：m=ρV=0.8×10³kg/m³×1.5×10^-3m³=1.2kg，
燃油完全燃烧所产生的热量：Q=mq=1.2kg×4×10⁷J/kg=4.8×10⁷J，
专用车的热机效率：η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{1.8×1{0}^{7}J}{4.8×1{0}^{7}J}$×100%=37.5%；
（3）这段时间内水带走的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×3kg×（70℃-20℃）=6.3×10⁵J；
（4）用水做冷却剂，是因为水的比热容较大，质量相同的水和其它液体相比较，升高相同的温度时，水吸收的热量多，冷却效果好．
答：（1）专用车牵引力所做的功是1.68×10⁷J；
（2）该专用车的热机效率是37.5%；
（3）这段时间内水带走的热量6.3×10⁵J；
（4）水的比热容较大，质量相同的水和其它液体相比较，升高相同的温度时，水吸收的热量多，冷却效果好．

点评 本题涉及的物理知识多，有力学知识力的平衡、力做功，热学知识热量的计算以及效率等知识点，学生要熟练掌握物理公式，并灵活的运用到计算中去．