Question

6．今年汽車逐漸走進普通百姓家庭

（1）汽油機等內燃機中，燃料燃燒釋放的能量并不會全部用來做有用功，試在下圖中的括號①、②內填出能量流失的形式．①克服機械間的摩擦損失了一部分能量；②排放的廢氣帶走大部分能量．
（2）已知某臺汽油機的效率是20%，功率為8.4kW．當該汽車在平直公路上以36km/h的速度勻速行駛．通過46km的路程時，求這輛汽車的發動機消耗汽油多少升？
（假設汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg，ρ_汽油=0.7×10³kg/m³）．

Answer 1

分析 （1）根據內燃機燃料燃燒能量走向示意圖回答；
（2）①已知汽車的速度、功率，由P=Fv求出汽車的牽引力，則汽車做功W=Fs計算；
②熱機的輸出功為有效利用部分，燃料燃燒產生的內能為總功，兩者的比值即為熱機的機械效率，通過列式變形即可求出需要多少汽油．

解答 解：（1）由圖可知，能量流失的形式有：①克服機械間的摩擦損失了一部分能量；
（2）汽車的速度：
v=36km/h=36×$\frac{1}{3.6}$m/s=10m/s，
由P=Fv得汽車行駛過程中的牽引力：
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{8.4×1{0}^{3}W}{10m/s}$=840N，
牽引力做功：
W_有=Fs=840N×46×10³m=3.864×10⁷J，
由η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%得，汽油燃燒放出的熱量：
Q_放=$\frac{{W}_{有}}{η}$=$\frac{3.864×1{0}^{7}J}{20%}$=1.932×10⁸J，
由Q_放=mq得，需要汽油的質量：
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.932×1{0}^{8}J}{4.6×1{0}^{7}J/kg}$=4.2kg．
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，
這輛汽車的發動機消耗汽油的體積V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{4.2kg}{0.7×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$6×10^-3m³=6L．
故答案為：（1）①克服機械間的摩擦損失了一部分能量；②排放的廢氣帶走大部分能量；（2）這輛汽車的發動機消耗汽油6升．

點評 本題考查了學生內燃機做功、功率、熱機效率、熱值等公式的綜合性應用，以及對內燃機燃料燃燒能量走向示意圖的了解與掌握；對于這類綜合題目，要快速聯想選擇相對應的公式進行求解，在計算過程中注意單位要統一．