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一辆载重汽车质量为4000kg,在平直的公路上以72km/h的速度匀速行驶了100km,消耗了25kg汽油.据统计,汽车行驶过程受到的阻力约为汽车重力的0.1倍,试计算一下汽车的发动机效率为多少?(g取10N/kg,q汽油=4.6×107J/kg)
分析:已知汽车质量可以得到重力;已知汽车受到的阻力与重力的关系,可以得到阻力的大小;因为汽车匀速直线行驶,由阻力可以得到牵引力;已知牵引力和行驶距离,可以得到牵引力做的功;已知汽油热值和质量,可以得到完全燃烧放出的热量;已知汽车牵引力做的功和汽油放出的热量,两者之比就是发动机的效率.
解答:已知:m=4000kg  g=10N/kg  f=0.1G  s=100km=105m  q汽油=4.6×107J/kg  m汽油=25kg
求:η=?
解:
∵汽车匀速直线运动,牵引力等于阻力且G=mg,
∴汽车发动机的牵引力为F=f=0.1G=0.1mg=0.1×4000kg×10N/kg=4000N;
牵引力做的功为W=Fs=4000N×105m=4×108J;
汽油燃烧产生的热量为Q=m汽油q汽油=25kg×4.6×107J/kg=11.5×108J,
汽车发动机的效率为η=
W
Q
×100%=
108J
11.5×108J
×100%≈35%.
答:汽车发动机的效率为35%.
点评:此题是一道力热综合题,考查了重力、功、热量和效率的计算,有一定的难度,解答的关键是熟悉基本公式,根据需要作出选择或变形.
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