Question

下表是某四輪轎車(chē)的部分?jǐn)?shù)據(jù)，圖1是該轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的能量流向圖．

小汽車(chē)的質(zhì)量700kg	小汽車(chē)的額定功率60kW
每個(gè)輪胎與地面的接觸面積500cm2	100km耗油量10L

（1）該小汽車(chē)在水平路面上以額定功率勻速直線(xiàn)行駛，速度為72Km/h，請(qǐng)計(jì)算該車(chē)10min內(nèi)牽引力所做的功多大？汽車(chē)受到的阻力多大？
（2）請(qǐng)依據(jù)能量流向圖（如圖1），計(jì)算汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率．為提高汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，請(qǐng)?zhí)岢鲆环N合理的設(shè)想、方法、或建議．
（3）如圖2的交通限速標(biāo)志牌，都是汽車(chē)在相同的公路行駛，為什么載重貨車(chē)的速度限制的更小，而小汽車(chē)的速度限制的較大？加以解釋?zhuān)?!--BA-->

質(zhì)量大慣性大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不易改變

．

Answer 1

分析：（1）已知汽車(chē)的額定功率和行駛時(shí)間，利用公式W=Pt得到牽引力做的功；已知汽車(chē)額定功率和行駛速度，利用公式F=

P

v

得到牽引力，因?yàn)槠��?chē)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以受到的阻力等于牽引力；
（2）已知燃料做有用功的能量和輸入發(fā)動(dòng)機(jī)的能量，兩者之比就是發(fā)動(dòng)機(jī)的效率；汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，浪費(fèi)的能量包括：廢氣帶走的熱量、氣缸散熱、克服機(jī)械之間的摩擦和燃料沒(méi)有完全燃燒損失的能量，要提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率，應(yīng)該在有用能量一定的前提下，減少能量的損失．
（3）行駛過(guò)程中的汽車(chē)遇到意外需要緊急剎車(chē)時(shí)，由于慣性，仍然要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．在速度相同時(shí)，質(zhì)量越大，慣性越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難以改變．

解答：解：
（1）∵P=

W

t

∴牽引力做的功為W=Pt=60×10³W×10×60s=3.6×10⁷J；
∵P=

W

t

=

FS

t

=Fv
∴機(jī)車(chē)牽引力為F=

P

v

=

60×103W

72× 1 3.6 m/s

=3×10³N
機(jī)車(chē)受到的阻力為f=F=3000N．
（2）發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為η=

W有用

Q

=

6.0×108J

3.0×109J

=20%；
要提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，可以提高汽油的燃燒效率；降低廢氣的溫度，減少氣缸散熱和減少機(jī)械間摩擦．
（3）小汽車(chē)、大汽車(chē)和貨車(chē)相比，小汽車(chē)質(zhì)量最小，貨車(chē)質(zhì)量最大，所以貨車(chē)慣性最大．假設(shè)三種汽車(chē)速度相同，需要緊急剎車(chē)時(shí)，由于貨車(chē)慣性最大，制動(dòng)距離最長(zhǎng)，所以貨車(chē)限速值最小，小汽車(chē)限速值較大．
答：
（1）機(jī)車(chē)受到的阻力為3000N；
（2）發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為20%；要提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，可以提高汽油的燃燒效率；降低廢氣的溫度，減少氣缸散熱和減少機(jī)械間摩擦．
（3）小汽車(chē)、大汽車(chē)和貨車(chē)相比，小汽車(chē)質(zhì)量最小，貨車(chē)質(zhì)量最大，所以貨車(chē)慣性最大．假設(shè)三種汽車(chē)速度相同，需要緊急剎車(chē)時(shí)，由于貨車(chē)慣性最大，制動(dòng)距離最長(zhǎng)，所以貨車(chē)限速值最小，小汽車(chē)限速值較大．

點(diǎn)評(píng)：在機(jī)動(dòng)車(chē)的能量損失中，廢氣帶走的熱量最多，所以設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施．