Question

2．最新一款無(wú)人駕駛汽車(chē)，該款車(chē)以72km/h的速度在一段平直的公路上勻速行駛了8km時(shí)，消耗汽油1.5L，假設(shè)燃油完全燃燒，汽油機(jī)的效率為30%，那么，在這段運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，求：
（1）該汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)做的有用功是多少？
（2）該汽車(chē)的輸出功率為多少？
（已知：汽油的密度為0.8×10³kg/m³，汽油的熱值為4.5×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求出消耗汽油的質(zhì)量，利用Q_放=mq求汽油完全燃燒放出的熱量，再利用效率公式η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$的變形公式W=ηQ_放可求出牽引力做的功．
（2）知道前進(jìn)的距離，利用t=$\frac{s}{v}$求出汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，利用P=$\frac{W}{t}$即可求出功率．

解答 解：
（1）由ρ=$\frac{m}{V}$得，
消耗汽油的質(zhì)量為：m=ρV=0.8×10³kg/m³×1.5×10^-3 m³=1.2kg，
汽油完全燃燒放出的熱量：Q_放=mq=1.2 kg×4.5×10⁷J/kg=5.4×10⁷J；
由η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$得，汽油機(jī)的有用功：W=ηQ_放=30%×5.4×10⁷J=1.62×10⁷J；
（2）由v=$\frac{s}{t}$得汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{8km}{72km/h}$=$\frac{1}{9}$h=400s；
汽車(chē)的輸出功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.62×1{0}^{7}J}{400s}$=4.05×10⁴W．
答：（1）該汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)做的有用功是1.62×10⁷J；
（2）該汽車(chē)的輸出功率為4.05×10⁴W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生功、功率的公式、燃料完全燃燒放熱公式的掌握和運(yùn)用，明確哪些是有用能量、哪些是總能量是本題的關(guān)鍵，要求靈活運(yùn)用所學(xué)公式．