Question

某小型汽车油箱内有35kg汽油，司机到某地执行任务，路程300km，在高速公路上匀速行驶时，车受到的阻力为920N，汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能，汽油的热值为4.6×l0⁷J/kg．为提高该类发动机效率，提出一种合理设想：

减小发动机机械本身的摩擦

求：（1）汽车到达目的地牵引力做的功；
（2）通过计算说明汽车在行驶途中是否需要加油．

Answer 1

分析：提高该类发动机效率需要知道影响发动机效率的因素，要想提高机械效率，要从减小额外功方面考虑．据此分析提出．
（1）汽车匀速行驶，所以二力平衡的特点即可判断牵引力的大小．
（2）汽车在行驶时，先算出的机械能，汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能，根据这个关系，利用算出的机械能除以30%就可以求出汽油完全燃烧产生的内能Q_放，然后用Q_放除以汽油的热值就可已算出汽车行驶300km所需的汽油质量．

解答：解：减小发动机机械本身的摩擦，减少气缸散热损失的能量，降低尾气的温度等（其他合理答案均可）；
（1）汽车匀速行驶，所以汽车受到的牵引力与阻力是一对平衡力，即F=f=920N．
（2）∵s=300km=3×10⁵m，
牵引力做的功：W=Fs=920N×3×10⁵m=2.76×10⁸J；
由η=

W

Q放

得：Q_放=

W

η

=

2.76×108J

30%

=9.2×10⁸J；
由Q_放=mq得：m=

Q放

q

=

9.2×108J

4.6×107J/kg

=20kg
∵20kg＜35kg，∴不需要加油．
故答案为：减小发动机机械本身的摩擦；
（1）汽车受到的牵引力为920N；（2）汽车在行驶途中不需要加油．

点评：本题考查功的计算，热机效率、热值的计算．易错点是对热机效率的掌握．