Question

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5.6km，受到的平均阻力是3.0×10³N，消耗燃油1.5×10^-3m³（燃油完全燃烧）．若燃油的密度ρ=0.8×10³kg/m³，热值q=4×10⁷J/kg，
求：（1）专用车牵引力所做的功；
（2）燃油放出的热量？
（3）该专用车的热机效率是多少？
（4）汽车的轮胎上有凹凸不平的花纹，这样做的好处是什么？

Answer 1

解：
（1）∵专用车匀速行驶，
∴F=f=3.0×10³N，
牵引力所做的功：
W=Fs=3.0×10³N×5.6×10³m=1.68×10⁷J；
（2）消耗燃油的质量：
m=ρv=0.8×10³kg/m³×1.5×10^-3m³=1.2kg，
燃油完全燃烧放出的热量：
Q_放=mq=1.2kg×4×10⁷J/kg=4.8×10⁷J；
（3）该专用车的热机效率：
η=×100%=×100%=35%；
（4）汽车的轮胎上有凹凸不平的花纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦，防止打滑．
答：（1）专用车牵引力所做的功是1.68×10⁷J．
（2）燃油放出的热量是4.8×10⁷J．
（3）该专用车的热机效率是35%．
（4）增大接触面的粗糙程度，增大摩擦力．
分析：（1）专用车匀速运动，车受到的牵引力和阻力为一对平衡力，知道阻力可求牵引力大小；又知道车行驶的路程，利用W=Fs求专用车牵引力所做的功（有用能量）；
（2）已知燃油的热值和燃油的质量，利用燃料完全燃烧放热公式Q_放=mq求燃油放出的热量（总能量）；
（3）利用效率公式求该专用车的热机效率；
（4）滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关，压力越大、接触面越粗糙，摩擦力越大．
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．