Question

目前，“节能减排”已引起全球的关注．如何减少能耗，提高汽车发动机的效率越来越受到人们的重视，大多数

目前，“节能减排”已引起全球的关注．如何减少能耗，提高汽车发动机的效率越来越受到人们的重视，大多数家用汽车的发动机均为汽油机，它把汽油燃烧产生的内能部分转化成机械能，再通过传动机构将动力传给车轮使汽车行驶，小明的爸爸新买了一辆小汽车，如图所示，小明坐着这辆汽车匀速行驶144km，用时2h，消耗汽油9kg，其发动机的功率为23kW．请运用所学的知识解答下列问题．（汽油的热值为4.6×107J/kg）（1）汽车效率比较低，原因是什么？指出两点即可．（2）汽车匀速行驶时所受的牵引力是多大？（3）汽车发动机的效率是多少？（4）观察小汽车的外型，判断小汽车在水平路面高速行驶和静止时，对地面压力哪一个大？为什么？

Answer 1

（1）汽油机工作时的能量损失：
①燃料在气缸内燃烧时，有一部分燃料没有完全燃烧，就随着废气被排到空气中，带走一部分能量；
②排气冲程中排出的废气温度很高，带去一部分热能；
③热机工作时，气缸机件散热，消耗一部分内能；
④热机内相对运动的机件间摩擦做功消耗能量．由于以上能量的损失，导致了汽油机的效率比较低．
（2）汽车的速度：
v=

s

t

=

144km

2h

=72km/h=20m/s，
∵P=Fv，
∴牵引力大小：
F=

P

v

=

23000W

20m/s

=1150N；
（3）汽车行驶两小时做的有用功：
W=Fs=1150N×144000m=1.656×10⁸J，
9kg汽油完全燃烧放出的热量：
Q_放=mq=9kg×4.6×10⁷J/kg=4.14×10⁸J，
汽油机的效率：
η=

W

Q放

=

1.656×108J

4.14×108J

=40%；
（4）静止时对路面的压力大，因为高速行驶时，汽车上表面的空气流速大，对汽车的压强小，使汽车有一个向上托的力．
答：（1）汽车效率比较低，原因是①燃料在气缸内燃烧时，有一部分燃料没有完全燃烧，就随着废气被排到空气中，带走一部分能量；②排气冲程中排出的废气温度很高，带去一部分热能．
（2）汽车匀速行驶时所受的牵引力是150N；
（3）汽车发动机的效率是40%；
（4）静止时对路面的压力大，因为高速行驶时，汽车上表面的空气流速大，对汽车的压强小，使汽车有一个向上托的力．