《2025年课时练作业与测评九年级物理上册教科版》

12. 一种全新的压缩燃烧原理可使汽油发动机的效率达到 50%。所谓发动机效率是指发动机所做的有用功与汽油完全燃烧释放的热量之比。当前汽油发动机的效率约为 30%。假期小明全家驾车去某地旅游，在高速公路上以 25m/s 的速度匀速行驶 1h 的过程中，消耗了 6.4kg 汽油(完全燃烧)，汽车牵引力功率为 20kW。(汽油热值$ q_{汽油}=4.5×10⁷J/kg )$求：
(1)该汽车行驶过程中所受到的阻力 f。
(2)该汽车发动机的效率 η。
(3)当小明家的汽车采用了全新的压缩燃烧原理后，发动机的效率提升到了 50%。若小明全家在一次自驾旅行中，汽车油箱内剩余汽油的质量为 16kg。请通过计算说明：若该车以 20kW 的功率和 25m/s 的速度持续匀速行驶，该车能否仅凭剩余油量到达 400km 远的目的地？

答案： 12.解：
(1)汽车做匀速直线运动，则
$f=F=\frac{P}{v}=\frac{20 × 10^{3} W}{25 m/s}=800 N。$
(2)汽油完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=mq_{汽油}=6.4 kg × 4.5 × 10^{7} J/kg=2.88 × 10^{8} J。$
汽车做的有用功：$W=Pt=20 000 W × 3 600 s=7.2 × 10^{7} J。$
则汽车发动机的效率：
$\eta=\frac{W}{Q_{放}} × 100\%=\frac{7.2 × 10^{7} J}{2.88 × 10^{8} J} × 100\%=25\%。$
$(3)\eta'=\frac{W'}{Q_{放}'} × 100\% = \frac{Fs}{m_{余}q_{汽油}} × 100\%，$则：
$s=\frac{m_{余}q_{汽油}\eta'}{F}=\frac{16 kg × 4.5 × 10^{7} J/kg × 50\%}{800 N} =$
$4.5 × 10^{5} m=450 km＞400 km，$所以该车能仅凭剩余油量能
到达400 km远的目的地。