Question

下表是某四輪轎車的部分數據，圖1是該轎車發動機的能量流向圖．

小汽車的質量700kg	小汽車的額定功率60kW
每個輪胎與地面的接觸面積500cm2	100km耗油量10L

（1）該小汽車在水平路面上以額定功率勻速直線行駛，速度為72Km/h，請計算該車10min內牽引力所做的功多大？汽車受到的阻力多大？
（2）請依據能量流向圖（如圖1），計算汽車發動機的效率．為提高汽車發動機的效率，請提出一種合理的設想、方法、或建議．
（3）如圖2的交通限速標志牌，都是汽車在相同的公路行駛，為什么載重貨車的速度限制的更小，而小汽車的速度限制的較大？加以解釋：

質量大慣性大，運動狀態不易改變

．

Answer 1

分析：（1）已知汽車的額定功率和行駛時間，利用公式W=Pt得到牽引力做的功；已知汽車額定功率和行駛速度，利用公式F=

P

v

得到牽引力，因為汽車勻速直線運動，所以受到的阻力等于牽引力；
（2）已知燃料做有用功的能量和輸入發動機的能量，兩者之比就是發動機的效率；汽車發動機工作過程中，浪費的能量包括：廢氣帶走的熱量、氣缸散熱、克服機械之間的摩擦和燃料沒有完全燃燒損失的能量，要提高發動機效率，應該在有用能量一定的前提下，減少能量的損失．
（3）行駛過程中的汽車遇到意外需要緊急剎車時，由于慣性，仍然要保持原來的運動狀態．在速度相同時，質量越大，慣性越大，運動狀態越難以改變．

解答：解：
（1）∵P=

W

t

∴牽引力做的功為W=Pt=60×10³W×10×60s=3.6×10⁷J；
∵P=

W

t

=

FS

t

=Fv
∴機車牽引力為F=

P

v

=

60×103W

72× 1 3.6 m/s

=3×10³N
機車受到的阻力為f=F=3000N．
（2）發動機的效率為η=

W有用

Q

=

6.0×108J

3.0×109J

=20%；
要提高發動機的效率，可以提高汽油的燃燒效率；降低廢氣的溫度，減少氣缸散熱和減少機械間摩擦．
（3）小汽車、大汽車和貨車相比，小汽車質量最小，貨車質量最大，所以貨車慣性最大．假設三種汽車速度相同，需要緊急剎車時，由于貨車慣性最大，制動距離最長，所以貨車限速值最小，小汽車限速值較大．
答：
（1）機車受到的阻力為3000N；
（2）發動機的效率為20%；要提高發動機的效率，可以提高汽油的燃燒效率；降低廢氣的溫度，減少氣缸散熱和減少機械間摩擦．
（3）小汽車、大汽車和貨車相比，小汽車質量最小，貨車質量最大，所以貨車慣性最大．假設三種汽車速度相同，需要緊急剎車時，由于貨車慣性最大，制動距離最長，所以貨車限速值最小，小汽車限速值較大．

點評：在機動車的能量損失中，廢氣帶走的熱量最多，所以設法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施．