《2025年能力培养与测试九年级物理上册教科版》

6. 环境保护是我国一项基本国策，当前国家正在推广新能源汽车。据有关资料显示，天然气汽车和汽油车相比较，尾气中的有害气体排放明显减少，无粉尘排放。其他信息如表格所示：
|燃料|热值|密度|
|----|----|----|
|汽油|4.6×10⁷ J/kg|0.7×10³ kg·m⁻³|
|天然气|3.5×10⁷ J/m³|0.75 kg·m⁻³|
某型号汽油发动机小汽车，在某次测试中，车的总质量为1 750 kg，以某速度在平直路面上匀速行驶23 km，车受到的阻力是车重的2/25，消耗汽油2 L。g取10 N/kg，求：（对应目标：912302）
（1）这些汽油完全燃烧放出的热量。
（2）若汽车发动机输出的有用功全部用来克服汽车所受阻力做功，该汽油发动机的效率。
（3）若该段测试中消耗的能量都由天然气来提供，则需要燃烧天然气的体积。

答案： 解：（1）汽油的体积V汽油=2 L=2 dm³=2×10⁻³m³，由密度公式可知，汽油的质量m汽油=ρ汽油V汽油=0.7×10³kg/m³×2×10⁻³m³=1.4 kg，这些汽油完全燃烧放出的热量Q放=m汽油q汽油=1.4 kg×4.6×10⁷J/kg=6.44×10⁷J。（2）汽车的总重力G=m车g=1750 kg×10 N/kg=1.75×10⁴N，汽车受到的阻力F阻=225G=225×1.75×10⁴N=1400 N，汽车匀速行驶，根据二力平衡的条件得，牵引力F=F阻=1400 N，汽车发动机输出的有用功W=Fs=1400 N×23×10³m=3.22×10⁷J，该汽油发动机的效率η=WQ放×100%=3.22×10⁷J6.44×10⁷J×100%=50%。（3）根据题意可知，天然气完全燃烧放出的热量Q放′=Q放=6.44×10⁷J，由Q放=Vq可知，燃烧天然气的体积V天然气=Q放′q天然气=6.44×10⁷J3.5×10⁷J/m³=1.84 m³。