《2025年同步练习河南大学出版社九年级物理全一册沪科版》

11. 如图所示是一款无人驾驶汽车原型图。汽车自动驾驶时使用雷达传感器,以及激光测距器来了解周围的交通状况。该款车以 $72km/h$ 的速度在一段平直的公路上匀速行驶了 $9km$ 时,消耗汽油 $1.5kg$。假设汽油完全燃烧,汽油机的效率为 $30\%$。求：(已知汽油的热值为 $4.6× 10^{7}J/kg$)

(1)在这段运动过程中,该汽车发动机做的有用功。
(2)汽车行进过程中受到的阻力。

答案：
(1)汽油完全燃烧放出的热量:$Q_{放}=mq=1.5kg×4.6×10^{7}J/kg=6.9×10^{7}J$该汽车发动机做的有用功:$W=\eta Q_{放}=30\% ×6.9×10^{7}J=2.07×10^{7}J$
(2)汽车发动机的牵引力:$F=\frac {W}{s}=\frac {2.07×10^{7}J}{9000m}=2300N$汽车在平直的公路上匀速行驶时受到的阻力:$f=F=2300N$

12. 如图所示是一台手扶双轮压路机,质量为 $550kg$,水箱容积为 $15L$。在一次压路作业中,水箱装满水,以 $0.2m/s$ 的速度在水平路面上匀速行驶 $10min$,行驶过程中受到的平均阻力是总重的 $\frac{4}{10}$。求：$ (\rho_{水}= 1.0× 10^{3}kg/m^{3}, g 取 10N/kg,柴油的热值取 4× 10^{7}J/kg) $

(1)压路机在这次压路作业中牵引力做的功是多少？
(2)若发动机效率为 $30\%$,这次作业要消耗多少千克柴油？

答案：
(1)水箱中水的质量:$m_{水}=ρ_{水}V=1.0×10^{3}kg/m^{3}×15×10^{-3}m^{3}=15kg$$G_{水}=m_{水}g=15kg×10N/kg=150N$压路机的重力:$G_{压路机}=m_{压路机}g=550kg×10N/kg=5500N$总重力:$G_{总}=G_{压路机}+G_{水}=5500N+150N=5650N$压路机匀速前进时,受到的牵引力和阻力是一对平衡力:$F_{牵}=f=\frac {4}{10}G_{总}=\frac {4}{10}×5650N=2260N$压路机在这次压路作业中运动的距离:$s=vt=0.2m/s×10×60s=120m$牵引力做的功:$W=F_{牵}s=2260N×120m=2.712×10^{5}J$
(2)柴油完全燃烧释放的热量:$Q_{放}=\frac {W}{\eta }=\frac {2.712×10^{5}J}{30\% }=9.04×10^{5}J$消耗柴油的质量:$m=\frac {Q_{放}}{q_{柴油}}=\frac {9.04×10^{5}J}{4×10^{7}J/kg}=0.0226kg$