Question

學較專業課老師要測試某型號汽車的性能，他將汽車以72km/h的速度勻速行駛10min，消耗的汽油1.2kg．汽車勻速行駛時受到的阻力F=1.2×10³N．（汽油的熱值q=4.6×10⁷J/kg）
根據以上信息計算：
（1）該汽車在測試這段時間內做的功是多少？
（2）在測試時間內汽車有用的功率是多少？
（3）在測試時間內該汽車的效率是多少？并對其能量損失的原因進行分析（寫出兩條即可）．

Answer 1

【答案】分析：（1）知道消耗的汽油和汽油的熱值，利用燃料完全燃燒放熱公式求汽車在測試這段時間內做的總功；
（2）知道汽車勻速行駛，則汽車的牽引力等于受到的阻力，利用P=Fv求在測試時間內汽車的有用功率；
（3）求出有用功，利用效率公式求汽油機的機械效率；從以下方面分析能量損失的原因：①汽油沒有完全燃燒；②冷卻水吸收了一部分熱量；③廢氣帶走一部分熱量；④熱傳遞損失一部分能量；⑤克服摩擦消耗一部分能量．
解答：（1）汽車在測試這段時間內做的總功：
W_總=Q_放=qm=4.6×10⁷J/kg×1.2kg=5.52×10⁷J；
（2）在測試時間內汽車的有用功率：
P_有==Fv=1.2×10³N×20m/s=2.4×10⁴W，
（3）在測試時間內汽車的有用功：
W_有用=P_有t=2.4×10⁴W×600s=1.44×10⁷J；
在測試時間內該汽車的效率：
η==≈26%．
能量損失的原因：①汽油沒有完全燃燒；②廢氣帶走一部分熱量．
答：（1）該汽車在測試這段時間內做的功是5.52×10⁷J；
（2）在測試時間內汽車有用的功率是2.4×10⁴W；
（3）在測試時間內該汽車的效率是26%，能量損失有：汽油沒有完全燃燒；廢氣帶走一部分熱量．
點評：本題考查了功的計算、功率的計算、效率的計算，要求靈活選用公式，涉及到汽油機工作時的能量損耗，屬于難題．