《2025年优学1+1评价与测试九年级物理全一册人教版》

22. 一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了 $ 108 $ km,所用时间为 $ 1 $ h,消耗汽油 $ 10 $ kg,汽车在行驶过程中所受阻力恒为 $ 1380 $ N(汽油的热值 $ q_{汽油} = 4.6×10^{7} $ J/kg )。求:
(1)汽车行驶的速度;
(2)牵引力的功率;
(3)汽车发动机的效率。

答案：
(1)汽车行驶的速度
$v=\frac{s}{t}=\frac{108\ km}{1\ h}=108\ km/h=30\ m/s$;
(2)汽车沿平直公路匀速行驶,牵引力和阻力是一对平衡力,牵引力$F=f=1\ 380\ N$,
牵引力的功率:
$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv=1\ 380\ N× 30\ m/s=4.14× 10^{4}\ W$;
(3)牵引力做的功:
$W=Pt=4.14× 10^{4}\ W× 3\ 600\ s=1.490\ 4× 10^{8}\ J$,
汽油完全燃烧放出的热量:
$Q=mq_{汽油}=10\ kg× 4.6× 10^{7}\ J/kg=4.6× 10^{8}\ J$,
汽车发动机的效率:
$\eta=\frac{W}{Q}× 100\%=\frac{1.490\ 4× 10^{8}\ J}{4.6× 10^{8}\ J}× 100\%=32.4\%$。

23. 某型号专用车车型测试中,在一段平直的公路上匀速行驶 $ 5.6 $ km,受到的阻力是 $ 3.0×10^{3} $ N,消耗燃油 $ 1.5×10^{-3} $ m^3(假设油完全燃烧)。若燃油的密度为 $ \rho = 0.8×10^{3} $ kg/m^3,热值 $ q = 4×10^{7} $ J/kg,求:
(1)专用车牵引力所做的功;
(2)该专用车的热机效率。

答案：
(1)因为专用车匀速行驶,所以牵引力:
$F=f=3.0× 10^{3}\ N$,
专用车牵引力做的功:
$W=Fs=3.0× 10^{3}\ N× 5.6× 10^{3}\ m=1.68× 10^{7}\ J$;
(2)消耗燃油的质量:
$m=\rho V=0.8× 10^{3}\ kg/m^{3}× 1.5× 10^{-3}\ m^{3}=1.2\ kg$,
燃油完全燃烧所产生的热量:
$Q=mq=1.2\ kg× 4× 10^{7}\ J/kg=4.8× 10^{7}\ J$,
热机效率:
$\eta=\frac{W}{Q}× 100\%=\frac{1.68× 10^{7}\ J}{4.8× 10^{7}\ J}× 100\%=35\%$。