Question

9．已知某品牌校車在正常行駛時，汽油完全燃燒釋放的能量轉(zhuǎn)化為校車做功的效率是30%（汽油熱值q=4.6×10⁷J/kg，汽油密度0.7×10³kg/m³）．試求：
（1）10L汽油完全燃燒釋放的熱量為多少焦耳？
（2）當汽車以最高時速（108km/h）在水平地面上勻速行駛時，所受阻力為3000N，則連續(xù)行駛5min，汽車所做的有用功是多大？這個過程消耗的汽油是多少千克？（保留兩位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）已知汽油的體積，利用密度公式變形可求得其質(zhì)量，再利用Q=mg可求得完全燃燒釋放的熱量；
（2）由平衡條件求出汽車牽引力，由W=Fs求出汽車做的有用功．
已知汽車做功的效率和汽油熱值，還知道汽車的有用功，可求消耗汽油的質(zhì)量．

解答 解：（1）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，汽油的質(zhì)量m=ρV=0.7×10³kg/m³×10×10^-3m³=7kg，
完全燃燒釋放的熱量Q=mq=7kg×4.6×10⁷J/kg=3.22×10⁸J；
（2）已知v=108km/h=30m/s，t=5min=300s，
由v=$\frac{s}{t}$可得，s=vt=30m/s×300s=9000m
勻速行駛時，F(xiàn)=f=3000N，
則汽車所做的有用功W_有用=Fs=3000N×9000m=2.7×10⁷J，
已知η=$\frac{{W}_{有用}}{Q}$×100%=30%，則Q=$\frac{{W}_{有用}}{η}$=$\frac{2.7×1{0}^{7}J}{30%}$=9×10⁷J，
由Q=mq可得，m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{9×1{0}^{7}J}{4.6×1{0}^{7}J/kg}$≈1.96kg．
答：（1）10L汽油完全燃燒釋放的熱量為3.22×10⁸J；
（2）汽車所做的有用功是2.7×10⁷J，這個過程消耗的汽油是1.96千克．

點評 本題涉及的知識點較多，是一道綜合題，但難度不大，熟練應用密度公式變形、速度公式變形、功的計算公式即可正確解題．