《2025年课堂作业武汉出版社九年级物理上册人教版》

20. 小明在学习了热和能相关知识后,进行了如下的探究和思考。
(1)他家的汽车尾部上标有“2.0T”的字样,其中“T”表示“涡轮增压”,是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转,来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转,从而增加吸气冲程的进气量并增大进气压力,使汽油燃烧更充分,燃气压强更大,同时也减少了废气中的有害物质,达到提高发动机效率和减少废气污染的目的。这辆汽车的最低油耗可达$0.2kg/(kW\cdot h)$,已知汽油的热值为$4.6×10^{7}J/kg$［提示：最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量；$1kW\cdot h= 3.6×10^{6}J$,$0.2kg/(kW\cdot h)表示获得1kW\cdot h$能量消耗 0.2 kg 汽油］。求：
①0.2 kg 的汽油完全燃烧时放出的热量为多少？
②该汽车发动机的效率最高可达多少？(结果保留整数)
(2)假设某一年全球处于使用状态的汽车数量为 13 亿辆,且平均每辆汽车的年耗油量为 1.8 t,汽车内燃机效率的平均值取 30％。如果能把内燃机平均效率提高到小明家汽车发动机的最高效率,那么这一年可以节约燃油多少吨？

答案：
(1)①0.2 kg的汽油完全燃烧时放出的热量:$Q_{放}=mq=0.2\ kg× 4.6× 10^{7}\ J/kg=9.2× 10^{6}\ J$；
②根据题意可知,完全燃烧0.2 kg的汽油获得的能量为$W=1\ kW·h=3.6× 10^{6}\ J$,则该汽车发动机的效率:$\eta=\frac{W}{Q_{放}}× 100\%=\frac{3.6× 10^{6}\ J}{9.2× 10^{6}\ J}× 100\%\approx 39\%$。
(2)由$nm_{0}q\eta_{1}=m_{总}q\eta_{2}$得$nm_{0}\eta_{1}=m_{总}\eta_{2}$,即$1.3× 10^{9}× 1.8\ t× 30\%=m_{总}× 39\%$,$m_{总}=1.8× 10^{9}\ t$,$\Delta m=nm_{0}-m_{总}=1.3× 10^{9}× 1.8\ t-1.8× 10^{9}\ t=5.4× 10^{8}\ t$。