Question

5．隨著經濟水平的不斷提高，小汽車越來越多地走進了我市普通家庭．如表為小軍家小汽車的相關數據：

總質量：1600kg	額定功率：100kW	排量：2.0L
車輪與地面的總接觸面積：8.0×10-2m2	水箱容量：5L	轉速：6000r/min

（1）該車靜止在水平地面上時，對地面的壓強為多少Pa？（g=10N/kg）
（2）在每秒發動機做功多少次？
（3）假若該車在水平路面上以40kW的功率勻速行駛11.5min，消耗汽油1.5kg，求小汽車發動機的效率．（q_汽油=4.6×10⁷Jkg）（汽車發動機效率的計算結果精確到1%）

Answer 1

分析 （1）汽車靜止時，對地面的壓力和自身的重力相等，根據G=mg求出其大小，再根據壓強公式求出對地面的壓強；
（2）根據一個工作循環曲軸轉兩周做功一次即可判斷；
（3）根據W=Pt求出有用功，根據Q=mq求出消耗汽油產生的熱量，兩者之比即為小汽車發動機的效率．

解答 解：（1）該車靜止在水平地面上時，對地面的壓力：
F=G=mg=1600kg×10N/kg=16000N，
對地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{16000N}{8.0×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=2×10⁵Pa；
（2）由于一個工作循環曲軸轉兩周做功一次；則轉速為6000r/min，即每秒曲軸轉100r，則做功50次；
（3）勻速行駛11.5min，做的有用功：
W=Pt=40×10³W×11.5×60s=2.76×10⁷J，
1.5kg汽油完全燃燒釋放的熱量：
Q=mq=1.5kg×4.6×10⁷J/kg=6.9×10⁷J，
小汽車發動機的效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{2.76×1{0}^{7}J}{6.9×1{0}^{7}J}$×100%=40%．
答：（1）該車靜止在水平地面上時，對地面的壓強為2×10⁵Pa；
（2）在每秒發動機做功50次；
（3）汽車發動機的效率為40%．

點評 本題考查了能源的分類和內燃機的四個沖程、壓強的計算、功的計算、熱量的計算、效率的計算等，涉及到的知識點較多，綜合性強，有一定的難度．