Question

一辆小轿车油箱内装满35kg汽油，在高速公路上匀速行驶300公里，受到的阻力是920N．已知该车效率是30%，汽油的热值是4.6×10⁷J/㎏．求：
（1）汽车行驶时牵引力做的功是多少？
（2）通过计算说明汽车行驶途中是否需要加油？
（3）试说出使用汽油机的优点和缺点各一个．

Answer

（1）知道小汽车处于匀速直线运动（平衡状态），汽车受牵引力和阻力为一对平衡力，知道汽车受到的阻力，据此可以计算出牵引力；又知道行驶路程，利用公式W=Fs求汽车到达目的地牵引力所做的功．
（2）知道汽油的质量和热值，可利用公式Q放=mq计算出35kg汽油完全燃烧放出的热量，又知道汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能，据此求转化成的机械能，和汽车到达目的地牵引力所做的功比较得出答案．
（3）从汽油机的热机效率、自身灵活程度和环境保护等方面谈一下优缺点．
已知：油箱内汽油的质量m=35kg，行驶路程s=300km=3×105m，受到的阻力是f=920N，该车效率是η=30%，汽油的热值是q=4.6×107J/㎏．
求：（1）汽车行驶时牵引力做的功W=？
【解析】
（1）∵轿车匀速行驶，f=920N，
∴轿车的牵引力：
F=f=920N，
汽车到达目的地牵引力所做的功：
W=Fs=920N×3×105m=2.76×108J．
（2）35kg汽油完全燃烧放出的热量为：
Q放=mq=35kg×4.6×107J/kg=1.61×109J，
∵汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能，
∴可以转化成的机械能（牵引力做功）：
W′=Q放η=1.61×109J×30%=4.83×108J＞2.76×108J．
∴汽车在行驶途中不需要加油．
（3）汽油机的优点是：轻巧、便利；
缺点是：功率较小，效率较低．
答：（1）汽车到达目的地牵引力所做的功为2.76×108J．
（2）汽车在行驶途中不需要加油．
（3）汽油机的优点是：轻巧、便利；
缺点是：功率较小，效率较低．