Question

16．如圖所示，是最新一款無人駕駛汽車原型圖．汽車自動駕駛時使用雷達傳感器，以及激光測距器來了解周圍的交通狀況．該款車以20m/s的速度在一段平直的公路上勻速行駛了8km時，消耗汽油1.2kg．假設(shè)燃油完全燃燒，汽油機的效率為30%，那么，在這段運動過程中，求：（已知：汽油的熱值為4.5×10⁷J/kg）
（1）汽油完全燃燒放出的熱量是多少J？
（2）該汽車發(fā)動機做的有用功是多少？
（3）該汽車的輸出功率為多少？
（4）該汽車在以此速度行駛的過程中，受到的阻力是多大？

Answer 1

分析 （1）已知汽油的質(zhì)量，利用Q_放=mq求汽油完全燃燒放出的熱量，再利用效率公式η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$的變形公式W=ηQ_放可求出牽引力做的功．
（2）知道前進的距離，利用t=$\frac{s}{v}$求出汽車運動的時間，利用P=$\frac{W}{t}$即可求出功率．

解答 解：
（1）汽油完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq=1.2 kg×4.5×10⁷J/kg=5.4×10⁷J；
（2）由η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$可得，汽車發(fā)動機做的有用功：
W=ηQ_放=30%×5.4×10⁷J=1.62×10⁷J；
（3）由v=$\frac{s}{t}$得汽車運動的時間：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{8000m}{20m/s}$=400s；
汽車的輸出功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.62×1{0}^{7}J}{400s}$=4.05×10⁴W．
（4）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得，牽引力：
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{4.05×1{0}^{4}W}{20m/s}$=2025N，
因為汽車勻速行駛，所以阻力f=F=2025N．
答：（1）汽油完全燃燒放出的熱量5.4×10⁷J；
（2）該汽車發(fā)動機做的有用功是1.62×10⁷J；
（3）汽車的輸出功率4.05×10⁴W；
（4）汽車受到的阻力為2025N．

點評 本題考查了學生功、功率的公式、燃料完全燃燒放熱公式的掌握和運用，明確哪些是有用能量、哪些是總能量是本題的關(guān)鍵，要求靈活運用所學公式．