Question

【題目】閱讀短文，回答問題

小華家新買了一輛汽車，如圖甲是汽車的銘牌，其中耗油量是指汽車正常行駛100Km消耗汽油的體積，為測試汽車的性能，小華駕駛汽車以30kW的恒定功率啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中受到的阻力不變，通過專用儀器測量得到汽車的速度v與時(shí)間t的關(guān)系圖如圖乙所示．已知汽油的密度是0.7×10kg/m3、熱值是4.6×107J/kg．

型號(hào)
整車質(zhì)量/kg	1200
油箱容積/L	60
耗油量/L100km﹣1	10

（1）汽油機(jī)工作時(shí)，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是 沖程，若單缸四沖程汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是3600r/min，則汽油機(jī)1s對(duì)外做功 次．

（2）在測試汽車性能時(shí)，在0﹣10s時(shí)間內(nèi)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做了多少功？

（3）汽車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力是多少？

（4）小華駕駛該車以25m/s的速度勻速行駛100km，若汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率恒為30kW，則汽油完全燃燒放出的熱量是多少？該汽車能量利用效率是多少？（保留一位小數(shù)）

Answer 1

【答案】（1）做功；30．

（2）在測試汽車性能時(shí)，在0﹣10s時(shí)間內(nèi)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做了3×105J的功；

（3）汽車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力是1000N；

（4）小華駕駛該車以25m/s的速度勻速行駛100km，若汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率恒為30kW，則汽油完全燃燒放出的熱量是3.22×108J；該汽車能量利用效率是37.3%．

【解析】

試題分析：（1）汽油機(jī)四沖程中的能量轉(zhuǎn)化情況，吸氣和排氣沖程不發(fā)生能量轉(zhuǎn)化，壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；

在四沖程內(nèi)燃機(jī)曲軸轉(zhuǎn)一圈，完成2個(gè)沖程，1個(gè)工作循環(huán)中包括4個(gè)沖程并對(duì)外做功1次．

（2）知道轎車以90kW的恒定功率做直線運(yùn)動(dòng)，利用W=Pt求轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做功；

（3）利用P=Fv求汽車牽引力，而汽車勻速行駛、受平衡力，根據(jù)二力平衡條件求汽車受到的阻力；

（4）利用m=ρV求出汽油的質(zhì)量，利用燃料完全燃燒放熱公式Q放=qm求汽油完全燃燒放出的熱量；根據(jù)求出汽車所做的功，利用η=求出效率．

解：

（1）汽油機(jī)的四個(gè)沖程是吸氣、壓縮、做功、排氣沖程．做功沖程高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；

已知沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速是3600r/min=60r/s，即每秒鐘轉(zhuǎn)60圈，完成30個(gè)工作循環(huán)，即對(duì)外做功30次．

（2）轎車的功率P=30kW=3×104W，

在0～10s時(shí)間內(nèi)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做功：W=Pt=3×104W×10s=3×105J；

（3）由圖示知轎車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度是v=30m/s；

由P===Fv得，轎車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力：

f=F===1000N；

（5）消耗的汽油m=ρ汽油V=0.7×103kg/m3×10×10﹣3m3=7kg，

Q放=qm=4.6×107J/kg×7kg=3.22×108J，

由P=、v=得：

W′=P′t=P′×=30×103W×=1.2×108J；

η=×100%=×100%≈37.3%．

答：（1）做功；30．

（2）在測試汽車性能時(shí)，在0﹣10s時(shí)間內(nèi)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做了3×105J的功；

（3）汽車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力是1000N；

（4）小華駕駛該車以25m/s的速度勻速行駛100km，若汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率恒為30kW，則汽油完全燃燒放出的熱量是3.22×108J；該汽車能量利用效率是37.3%．