Question

10．小明的爸爸新買了一輛小汽車，如圖所示，小明坐著這輛汽車勻速行駛144km，用時2h，消耗汽油9kg，其發(fā)動機的功率為24kW．請運用所學的知識解答下列問題（汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg）．
（1）汽車勻速行駛時所受的牽引力是多大？
（2）汽車發(fā)動機的效率是多少？
（3）觀察小汽車的外型，判斷小汽車在水平路面高速行駛和靜止時，對地面壓力哪一個大？為什么？

Answer 1

分析 熱機的效率是用來做有用功的能量（發(fā)動機輸出的功）與燃料完全燃燒放出的能量之比．此題也用到了功和功率的知識，W=Pt及W=Fs．

解答 解：（1）發(fā)動機做的功：W=Pt=24000W×7200s=1.728×10⁸J
汽車受的牽引力：F=$\frac{W}{s}$=$\frac{1.728×1{0}^{8}J}{14400m}$=1200N；
（2）汽油燃燒放出的熱量為Q=mq=9kg×4.6×10⁷J/kg=4.14×10⁸J
發(fā)動機的效率：η=$\frac{W}{Q}$=$\frac{1.728×1{0}^{8}J}{4.14×1{0}^{8}J}$≈41.7%；
（3）根據(jù)汽車的形狀，當汽車高速行駛時，汽車上方的空氣流速大于下方的空氣流速，所以上方的氣壓小于下方的氣壓，因此行駛時，對地面的壓力將減小．靜止時對地面的壓力大．
答：（1）汽車勻速行駛時所受的牽引力是1200N；
（2）汽車發(fā)動機的效率是41.7%；
（3）根據(jù)汽車的形狀，當汽車高速行駛時，汽車上方的空氣流速大于下方的空氣流速，所以上方的氣壓小于下方的氣壓，因此行駛時，對地面的壓力將減小．靜止時對地面的壓力大．

點評 此題既考查了功和功率的計算，并且也考查了熱機的效率，同時也涉及到了流體壓強與流速的關系．涉及的面很廣，是一道很好的綜合性題目．