Question

14．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化為校車做功的效率是30%（汽油熱值q=4.5×10⁷J/kg）．試求：
（1）8kg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？

Answer 1

分析 （1）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）8kg汽油完全燃燒釋放的熱量：
Q=mq=8kg×4.5×10⁷J/kg=3.6×10⁸J；
（2）已知v=108km/h=30m/s，t=5min=300s，
由v=$\frac{s}{t}$可得，汽車行駛的路程為：
s=vt=30m/s×300s=9000m；
勻速行駛時，受到牽引力和阻力使一對平衡力，即：F=f=3000N，
則汽車所做的有用功：
W_有用=Fs=3000N×9000m=2.7×10⁷J，
由題可知，η=$\frac{W{\;}_{有用}}{Q}$×100%=30%，
則燃料燃燒產(chǎn)生的熱量為：Q=$\frac{{W}_{有用}}{η}$=$\frac{2.7×1{0}^{7}J}{30%}$=9×10⁷J，
由Q=mq可得，消耗汽油的質(zhì)量為：
m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{9×1{0}^{7}J}{4.5×1{0}^{7}J/kg}$=2kg．
答：（1）8kg的汽油完全燃燒釋放的熱量為3.6×10⁸J；
（2）汽車所做的有用功是2.7×10⁷J，這個過程消耗的汽油是2kg．

點評 本題涉及的知識點較多，是一道綜合題，但難度不大，熟練應用速度公式變形、功的計算公式、熱值公式以及變形公式、機械效率的公式即可正確解題．