Question

重4100N 的汽車在水平路面勻速運動，所受阻力為920N，汽車牽引力功率為9.2kW，其汽油發動機效率為20%（汽油熱值是（4.6x10⁷J/kg）
（1）在圖表示汽車的方框上畫出汽車勻速運動過程中水平方向受力示意圖．
（2）求汽車運動100s內
①發動機對汽車的牽引力多大？
②牽引力做了多少功？
③汽車通過的距離多長？
④發動機消耗汽油質量是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）水平方向汽車處于勻速運動狀態，受到牽引力和阻力的作用，這兩個力是一對平衡力；用一條帶箭頭的線段表示力的大小、方向、作用點，線段長短表示力的大小，箭頭表示力的方向，起點或終點表示力的作用點．
（2）①汽車在水平路面勻速運動，所受牽引力等于阻力為920N．
②已知功率的大小和做功的時間，根據公式W=Pt可求牽引力做的功，
③根據P=Fv，就會算出牽引力的大小．再根據s=vt可求出汽車運動100s內過的距離．
④汽油完全燃燒釋放的熱量根據公式Q=qm可求，還知道小汽車發動機的效率η=二式聯立可求汽油的質量．
解答：解：（1）水平方向汽車處于勻速運動狀態，受到牽引力和阻力的作用，這兩個力是一對平衡力；如下圖所示：

（2）①因為汽車在水平路面勻速運動，所以所受牽引力等于阻力為920N．
①答：發動機對汽車的牽引力為920N．
②牽引力做的功W=Pt=9.2×10³W×100s=9.2×10⁵J．
答：發動機的牽引力做功為9.2×10⁵J．
③由汽車牽引力功率P=9.2kW，牽引力F=920N．可得：
v===10m/s，
s=vt=10m/s×100s=1000m．
答：汽車通過的距離為1000m．
④汽油完全燃燒釋放的熱量Q=qm，又因為η=，
所以m====0.1kg．
答：發動機消耗汽油質量是0.1 kg．
點評：（1）當一個物體上畫多個力的示意圖時，為了表示美觀，常把各力的作用點統一在物體的幾何中心上．
（2）本題考查做功、牽引力、阻力等的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，知道物體做勻速運動牽引力等于摩擦力，解題過程中要注意單位的換算．