Question

11．一輛汽車以20m/s的速度勻速行駛10min，消耗的汽油為1.2kg．汽車勻速行駛時受到的牽引力F=1.2×10³N，汽油的熱值q=4.6×10⁷J/kg．問：
（1）汽車在這段時間內(nèi)消耗的汽油完全燃燒放出的熱量Q_放是多少？
（2）這段時間內(nèi)汽車牽引力做的功W_牽是多少？牽引力做功的功率是多少？
（3）比較（1）中的Q_放和（2）中的W_牽，你有什么發(fā)現(xiàn)？簡要分析原因（寫出一條即可）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燃料燃燒放出熱量公式Q=mq可計算汽油完全燃燒釋放的熱量；
（2）根據(jù)速度公式s=vt計算汽車在10min內(nèi)通過的路程，根據(jù)做功公式W=Fs計算汽車牽引力在10min內(nèi)做的功，根據(jù)功率公式計算牽引力做功的功率．
（3）分析計算結(jié)果可得結(jié)論：汽車牽引力做的功小于汽油完全燃燒釋放的熱量，從汽油機的能量損失分析．

解答 解：
（1）汽油完全燃燒釋放的熱量：
Q_放=m_汽油q=4.6×10⁷J/kg×1.2kg=5.52×10⁷J；
（2）由v=$\frac{s}{t}$得汽車在10min內(nèi)通過的路程：
s=vt=20m/s×600s=1.2×10⁴m，
牽引力做功：
W=Fs=1.2×10³N×1.2×10⁴m=1.44×10⁷J，
牽引力做功功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.44×1{0}^{7}J}{600s}$=2.4×10⁴W，
（3）比較（1）中的Q_放和（2）中的W_牽，發(fā)現(xiàn)：汽車牽引力做的功小于汽油完全燃燒釋放的熱量；
原因是：汽油沒有完全燃燒；或者：廢氣帶走一部分能量；由于熱傳遞損失一部分能量；克服摩擦消耗一部分能量．
答：（1）汽車在這段時間內(nèi)消耗的汽油完全燃燒放出的熱量Q_放是5.52×10⁷J；
（2）這段時間內(nèi)汽車牽引力做的功W_牽是1.44×10⁷J，牽引力做功的功率是2.4×10⁴W；
（3）發(fā)現(xiàn)：汽車牽引力做的功小于汽油完全燃燒釋放的熱量；原因是：汽油沒有完全燃燒．

點評 本題考查了路程的計算、功的計算、功率的計算、熱量的計算，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．