一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动,其v-t图像如下,在第10s时速度达到20m/s,通过的路程为120m。求:
(1)在0~10s内汽车的平均速度。
(2)设汽车在行驶过程中所受阻力不变,大小为f=4000N,那么在0~10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少焦耳。
(3)若发动机的转化效率为80%,则需要燃烧多少千克汽油才能使发动机做这么多功。(已知汽油的热值大约为5×107J/kg)
解析:
(1)其0~10s的平均速度是:
v=
S
=
120m
=12m/s
t
10s
(2)从第10s开始,汽车保持匀速直线运动,此时受到力的平衡力,故其牵引力F与阻力大小相等。即
F=f=4000N
由于其功率恒定,此时的功率与之前的功率皆为:
P=Fv=4000N×20m/s=8×104W
因此,0~10s内汽车牵引力做功为:W=Pt=8×104W×10s=8×105J
(3)依题知,发动机此段时间烧掉的燃油完全燃烧放出的热量是:
Q=
W
8×105J
=1×106J
η
80%
需要燃油的质量是:
m=
Q
1×106J
=0.02kg
q
5×107J/kg
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