Question

【题目】汽车发动机效率η是指发动机牵引汽车前进所做的功与汽油完全燃烧产生内能的比值，一辆小汽车在高速公路上匀速行驶200km，所用时间是2h，消耗汽油14L（汽油完全燃烧），若此汽车汽油发动机的效率η是25%，汽油密度ρ汽油=0.8×103kg/m3，汽油热值q汽油=4.5×107J/kg。

（1）求该汽车在高速公路上行驶这段时间内的牵引力和牵引力功率的大小。

（2）汽车驶出高速公路后，进入某国道，如图为此国道某直线路段的一处测速仪，测速仪内有能发射和接受超声波的传感器。在汽车以某一速度v远离测速仪某段距离L＝64m时，测速仪发出超声波经汽车反射后接收到超声波信号的时间为0.4s。已知此路段限速为80km/h，超声波的速度为340m/s。试计算并说明汽车在此路段是否超速？

Answer 1

【答案】（1）630N 1.75×104W（2）该汽车不超速

【解析】

试题分析：（1）汽车的发动机效率η=W/Q=Fs/mq

汽车消耗汽油的质量m=ρ汽V

联立式得，该汽车发动机在高速路上行驶这段时间的牵引力

F=ηqρ汽V/s=(25%×4.5×107J/kg×0.8×103kg/m3×14×10-2m3)/200×103m=630N

汽车发动机在这段时间内的牵引力功率

P=W/t=Fs/t=630N×200×102m/3600s×2=1.75×104W

(2)由题意可知，在t/2时间内s声=L+s车，即v声×t/2=L+v×t/2

解得，v=20m/s=72km/h<80 km/h,故该汽车不超速。