《2025年同步练习册分层检测卷九年级物理全一册人教版》

18. 某公司开发了一款无人驾驶汽车,汽车自动驾驶时用激光测距器来了解周围的交通状况,用北斗卫星导航系统进行定位和导航。若该款车在一段平直公路上匀速行驶27 km过程中受到的平均阻力为$10^{3}$N,消耗汽油2 kg。[已知汽油的热值为$q=4.5×10^{7}$J/kg,$c_{水}=4.2×10^{3}$J/(kg·℃)]
(1)求汽车在该路段匀速行驶过程中发动机牵引力做的功。
(2)求该汽车发动机的热机效率。
(3)假设该汽车在这次行驶过程中,发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热量的42%,若这些废气带走的能量全部被质量为200 kg的水吸收,整个过程水未沸腾,求水升高的温度。

答案： 18.解：
(1)汽车在平直公路上匀速行驶，牵引力$F = f = 10^{3}\ N$，行驶路程$s = 27\ km = 27000\ m$，牵引力做的功$W = Fs = 10^{3}\ N × 27000\ m = 2.7 × 10^{7}\ J$
(2)汽油完全燃烧放出的热量$Q_{ 放} = mq = 2\ kg × 4.5 × 10^{7}\ J/kg = 9 × 10^{7}\ J$，热机效率$\eta=\frac{W}{Q_{ 放}}×100\%=\frac{2.7×10^{7}\ J}{9×10^{7}\ J}×100\% = 30\%$
(3)废气带走的能量$Q_{ 吸} = 42\%Q_{ 放}=0.42×9×10^{7}\ J=3.78×10^{7}\ J$，由$Q_{ 吸}=c_{ 水}m\Delta t$得，水升高的温度$\Delta t=\frac{Q_{ 吸}}{c_{ 水}m}=\frac{3.78×10^{7}\ J}{4.2×10^{3}\ J/(kg·℃)×200\ kg} = 45\ ℃$
(1)$2.7×10^{7}\ J$
(2)$30\%$
(3)$45\ ℃$