Question

泰安五岳專用汽車有限公司是一家大型的特種專用汽車生產基地．該廠某型號專用車在車型測試中，在一段平直的公路上勻速行駛5.6km，受到的平均阻力是3.0×10³N，消耗燃油1.5×10^-3m³（燃油完全燃燒）．若燃油的密度ρ=0.8×10³kg/m³，熱值q=4×10⁷J/kg，
求：（1）專用車牽引力所做的功；
（2）燃油放出的熱量？
（3）該專用車的熱機效率是多少？
（4）汽車的輪胎上有凹凸不平的花紋，這樣做的好處是什么？

Answer 1

分析：（1）專用車勻速運動，車受到的牽引力和阻力為一對平衡力，知道阻力可求牽引力大小；又知道車行駛的路程，利用W=Fs求專用車牽引力所做的功（有用能量）；
（2）已知燃油的熱值和燃油的質量，利用燃料完全燃燒放熱公式Q_放=mq求燃油放出的熱量（總能量）；
（3）利用效率公式求該專用車的熱機效率；
（4）滑動摩擦力與壓力和接觸面的粗糙程度有關，壓力越大、接觸面越粗糙，摩擦力越大．

解答：解：
（1）∵專用車勻速行駛，
∴F=f=3.0×10³N，
牽引力所做的功：
W=Fs=3.0×10³N×5.6×10³m=1.68×10⁷J；
（2）消耗燃油的質量：
m=ρv=0.8×10³kg/m³×1.5×10^-3m³=1.2kg，
燃油完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq=1.2kg×4×10⁷J/kg=4.8×10⁷J；
（3）該專用車的熱機效率：
η=

W

Q放

×100%=

1.68×107J

4.8×107J

×100%=35%；
（4）汽車的輪胎上有凹凸不平的花紋，是在壓力一定時，通過增大接觸面的粗糙程度增大摩擦，防止打滑．
答：（1）專用車牽引力所做的功是1.68×10⁷J．
（2）燃油放出的熱量是4.8×10⁷J．
（3）該專用車的熱機效率是35%．
（4）增大接觸面的粗糙程度，增大摩擦力．

點評：本題涉及的物理知識多，有力學知識力的平衡、力做功，熱學知識熱量的計算以及效率等知識點，學生要熟練掌握物理公式，并靈活的運用到計算中去．