题文

一辆汽车以72 km/h的速度匀速行驶10 min，消耗的汽油为1.2 kg．汽车匀速行驶时受到的牵引力F=1.2× 103 N，汽油的热值q=4.6×107J/kg。问： （1）汽车在这段时间内消耗的功率（即1秒时间内汽油完全燃烧放出的热量是多少？ （2）这段时间内汽车牵引力做功的功率是多少？ （3）比较（1）和（2）的结果，你有什么发现？简要分析原因（写出两条即可）．

题型：计算题  难度：偏难

答案

解： （1）汽油完全燃烧释放的热量Q=qm=4.6×107 J/kg ×1.2 kg =5.52×107J   汽车消耗的功率：P1===9.2×104W； （2）汽车在10min内通过的路程s=vt=20m/s×600s=1.2×104m 汽车牵引力在10 min内做的功W=Fs=l.2×103N×l.2× 104m =1.44×107J 牵引力做功的功率P2=W/t=1.44×107J/600s=2.4×104W  （3）比较可以发现：汽车牵引力做功的功率小于消耗的功率。原因包括：汽油没有完全燃烧；废气带走一部分能量；由于热传递损失一部分能量；克服摩擦消耗一部分能量等。

据专家权威分析，试题“一辆汽车以72km/h的速度匀速行驶10min，消耗的汽油为1.2kg．汽车..”主要考查你对  功率的计算，能量转移和能量转化  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

功率的计算能量转移和能量转化

考点名称：功率的计算

• 功率的计算公式：
  （1）P=W/t，其中P代表功率，单位为W，W代表功，单位为J；t代表时间，单位为s。
  （2）因为P=W/t，W=Fs，v=s/t，所以P=W/t=Fs/t=Fv，P=Fv是功率的又一表达式。

• 公式法计算功率：
       运用时一定要注意三个量的对应关系。“W”一定是对应“t”完成的，不能张冠李戴。单位要统一，P、W、t的单位分别为瓦、焦、秒。
  例1 如图所示，铁明同学向上跳台阶进行晨练，铁明重500N，在10s内匀速连跳12个台阶，每个台阶的高度为0．2m。在这个过程中，已知铁明克服摩擦做功为2800J，求出此过程中：
  
  (1)铁明竖直向上跳的平均速率多大?
  (2)铁明克服重力做功是多少?
  (3)铁明做功的总功率多大?
  解析：竖直向上跳的平均速度可以通过向上跳的总高度与所用时间利用速度公式求出，克服重力做功等于重力与高度的乘积，即，总功率可以通过所做的总功和时间利用功率公式求得。
  （1）0.24m/s
  （2）
  （3）
  
  例2在打捞海底沉船时，常用水下机器人潜入水下打捞船上物品，已知ρ_海水=1．03×10³kg／m³。
  (1)机器人在水下70m处受到海水产生的压强是多大?
  (2)某时刻机器人在水下用竖直向上的力举着体积为0.02m³，密度为2.7×10³kg/m³的物体静止不动，求该力的大小。
  (3)若机器人在水下运动时，所受海水阻力与速度的关系如图所示，求机器人在水下以0．5m／s的水平速度匀速运动时，机器人水平推进力的功率。
  
  解析：（1）由液体压强公式得，，
  （2）物体在水下受平衡力的作用，则
  则
  （3）由题图可知，海水阻力与机器人的运动速度成正比，当机器人运动速度为0．5m/s时，f=175N 机器人匀速前进时，机器人水平推进力F=f
  P=Fv=175N×0．5m/s=87．5W
  答案：（1）7.21×10⁵Pa（2）334N（3）87.5W

考点名称：能量转移和能量转化

• 能量的形式：
     在自然界和生活中，能量以多种形式存在，主要有机械能、内能、电磁能、化学能、核能等。
  1．机械能：分动能和势能两类，机械能是物体所具有的动能和势能的和。
  
  2．内能：物体内所有分子的动能和势能的和叫内能，与物体的温度、质量等因素有系。
  
  3．电磁能：指的是储存在特定物体或空间中的能量，比如说，两个带电体相互靠近时会相互影响，同级相斥异极相吸；通电导体在磁场中会受到力的作用；两块磁铁相互靠近，也会相互影响，这些都是电磁能