Question

10．如图所示为××型轿车，下表列出该轿车的有关数据：

汽车的质量950kg	汽车的额定功率40kW
每个轮胎与地面接触面积500cm2	100km最大耗油量10L
汽油的密度0.75×103kg/m3	汽油的热值4.6×107J/kg

（1）此车重多少牛？（g取10N/kg）
（2）假若该轿车在水平的路面上以额定功率做匀速直线运动，请计算该车10min内牵引力所做的功；
（3）若在此过程中，轿车消耗汽油2.0kg，求发动机的效率为多大？
（4）分析发动机效率较低的原因．（答出两条即可）

Answer 1

分析 （1）已知轿车质量，利用G=mg可求得其重力；
（2）已知汽车的额定功率，利用W=Pt可求得汽车牵引力做功；
（3）已知在此过程中，轿车消耗汽油2.0kg，利用Q=mq可求得汽油完全燃烧放出的能量，再利用η=$\frac{W}{Q}$可求得发动机的效率；
（4）从燃料并未完全燃烧，热机各零部件之间有摩擦等角度分析发动机效率较低的原因．

解答 解：（1）G=mg=950kg×10N/kg=9500N；
（2）由P=$\frac{W}{t}$可得，汽车牵引力做功：W=Pt=40×10³W×10×60s=2.4×10⁷J；
（3）Q=mq=2.0kg×4.6×10⁷J/kg=9.2×10⁷J，
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{2.4×1{0}^{7}J}{9.2×1{0}^{7}J}$×100%=26.1%；
（4）根据热机效率的定义可知，热机的效率比较低，说明热机中燃料完全燃烧放出的能量中用来做有用功的部分比较少．
①燃料并未完全燃烧，使部分能量白白浪费掉了；
②热机工作的排气冲程要将废气排出，而排出的气体中还具有内能，另外汽缸壁等也会传走一部分内能；
③由于热机各零部件之间有摩擦，需要克服做功而消耗部分能量；
④曲轴获得的机械能也未完全用来对外做功，而有一部分传给飞轮以维持其继续转动，这部分虽然是机械能，但不能称之为有用功．
答：（1）此车重9500N；
（2）该车10min内牵引力所做的功为2.4×10⁷J；
（3）发动机的效率为26.1%；
（4）发动机效率较低的原因：①燃料并未完全燃烧，使部分能量白白浪费掉了；
②热机工作的排气冲程要将废气排出，而排出的气体中还具有内能，另外汽缸壁等也会传走一部分内能．

点评 此题涉及到功的计算、重力的计算、功率的计算、能量利用效率的计算等多个知识点，是一道综合性较强的题目．