Question

下表是某四轮轿车的部分数据，图1是该轿车发动机的能量流向图．

小汽车的质量700kg	小汽车的额定功率60kW
每个轮胎与地面的接触面积500cm2	100km耗油量10L

（1）该小汽车在水平路面上以额定功率匀速直线行驶，速度为72Km/h，请计算该车10min内牵引力所做的功多大？汽车受到的阻力多大？
（2）请依据能量流向图（如图1），计算汽车发动机的效率．为提高汽车发动机的效率，请提出一种合理的设想、方法、或建议．
（3）如图2的交通限速标志牌，都是汽车在相同的公路行驶，为什么载重货车的速度限制的更小，而小汽车的速度限制的较大？加以解释：________．

Answer 1

解：
（1）∵P=
∴牵引力做的功为W=Pt=60×10³W×10×60s=3.6×10⁷J；
∵P===Fv
∴机车牵引力为F===3×10³N
机车受到的阻力为f=F=3000N．
（2）发动机的效率为η===20%；
要提高发动机的效率，可以提高汽油的燃烧效率；降低废气的温度，减少气缸散热和减少机械间摩擦．
（3）小汽车、大汽车和货车相比，小汽车质量最小，货车质量最大，所以货车惯性最大．假设三种汽车速度相同，需要紧急刹车时，由于货车惯性最大，制动距离最长，所以货车限速值最小，小汽车限速值较大．
答：
（1）牵引力做的功为3.6×10⁷J，机车受到的阻力为3000N；
（2）发动机的效率为20%；要提高发动机的效率，可以提高汽油的燃烧效率；降低废气的温度，减少气缸散热和减少机械间摩擦．
（3）小汽车、大汽车和货车相比，小汽车质量最小，货车质量最大，所以货车惯性最大．假设三种汽车速度相同，需要紧急刹车时，由于货车惯性最大，制动距离最长，所以货车限速值最小，小汽车限速值较大．
分析：（1）已知汽车的额定功率和行驶时间，利用公式W=Pt得到牵引力做的功；已知汽车额定功率和行驶速度，利用公式F=得到牵引力，因为汽车匀速直线运动，所以受到的阻力等于牵引力；
（2）已知燃料做有用功的能量和输入发动机的能量，两者之比就是发动机的效率；汽车发动机工作过程中，浪费的能量包括：废气带走的热量、气缸散热、克服机械之间的摩擦和燃料没有完全燃烧损失的能量，要提高发动机效率，应该在有用能量一定的前提下，减少能量的损失．
（3）行驶过程中的汽车遇到意外需要紧急刹车时，由于惯性，仍然要保持原来的运动状态．在速度相同时，质量越大，惯性越大，运动状态越难以改变．
点评：在机动车的能量损失中，废气带走的热量最多，所以设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施．