内容正文:
第十九章热和能
第五节热机
《基础巩因练
[答案23]
细跟点⑨热机
④柴油机和汽油机在一个工作循环内的四个冲程
们目前我国已将发动机研发列为国家重大科技专
中完全相同的冲程是
()
A.吸气、压缩
B.压缩、排气
项。我国下列“陆、海、空、天”装备中动力机械
C.吸气、压缩、排气D.排气
不属于热机(利用内能做功的机械)的是(
⑤(甘肃武威凉州校级期中)为保障特殊情况下的
A.052D型导弹驱逐舰燃气轮机
用电,许多医院用柴油机发电,关于柴油机,下
B.中国高铁交流异步牵引电动机
列说法正确的是
()
C.长征五号火箭液氢液氧发动机
A,向柴油机汽缸内多通人空气可以提高柴油的
D.歼20战机涡扇15煤油发动机
热值
知现息②内燃机
B.压缩冲程中汽缸内气体的内能增大
C.柴油机吸气冲程吸入的是柴油和空气的混
2(湘西州)随着人民生活水平的不断提高,小汽
合物
车已进入了千家万户,小汽车的发动机一般都
D.用水循环来降低柴油机的温度主要是利用水
是四冲程汽油机。以下是四冲程汽油机工作示
的比热容较小
意图,其中做功冲程是
6关于汽油机和柴油机的区别,下列说法错误
的是
()
A.汽油机有火花塞,柴油机有喷油嘴
B.汽油机用压燃式点火,柴油机用点燃式点火
B
C.吸气冲程中,汽油机吸入汽油和空气的混合
3(宁波)在如图所示的“汽油机模型”实验中,将
物,柴油机只吸入空气
少量的汽油喷入筒内,用软木塞塞住筒口,摇动
D.小汽车、摩托车通常用汽油机作发动机,卡
起电机,观察到放电针放电,汽油燃烧,软木塞
车、挖掘机用柴油机作发动机
被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程
如图所示是四冲程汽油机工作状态
汽油机工作时的
示意图,由图可以看出,此时它正处
二软木塞
交
冲程。某单缸四冲程汽
圆筒
油机在1s内完成了15个循环,则该
7题图
女放电针
汽油机工作时飞轮的转速为
连接起电机
r/mino
3题图
知跟氢③燃料的热值
A.吸气冲程
B.压缩冲程
82023年5月30日9时31分,搭载神舟十六号载
C.做功冲程
D.排气冲程
人飞船的长征二号F遥十六运载火箭,在酒泉
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49
九年级物理·LK(下册)
卫星发射中心点火发射。此后,神舟十六号载
4
C.让燃料与空气充分混合,使燃料燃烧得比较
人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,顺利将
完全
3名航天员送入太空,发射卫星火箭常使用液态
D.尽量增加热机的工作时间
氢作为燃料,主要因为液态氢具有
3汽车作为一种普通的交通工具已走进千家万
A.较低的凝固点
户。汽车发动机一般是柴油机或汽油机,工作
B.较大的比热容
时把燃料燃烧放出的
能转化为机械
C.较低的沸点
能。小明同学查阅了某型号汽车发动机的资料
D.较大的热值
8题图
后,将内燃机的能量流
9关于燃料的热值,以下说法中正确的是(
向制成了图。根据图
废气(33%)
、冷却水(30%)
A.燃料的热值与燃料的种类有关,与燃料的质
中给出的信息可知,该
摩擦与辐射(7%
量和燃烧状况无关
内燃机的效率为
功
B.燃烧2kg某种燃料放出3.6×10J的热量,
13题图
则这种燃料的热值为1.8×10'J/kg
14某家庭需要将50kg、20℃的水加热到60℃作为
C.燃料的质量越大,热值越大
生活用水,利用煤气灶烧水,需燃烧0.8kg煤
D.燃料燃烧不完全时热值会变小
气。已知煤气的热值q=4.2×10?J/kg,水的比
0(广东珠海香洲校级期中)为了减少大气污染,
热容c=4.2×103J/(kg·℃)。求:
可对秸秆进行回收加工制成秸秆煤,完全燃烧
(1)50kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量。
200g秸秆煤可放出热量是
J。若这些
(2)完全燃烧0.8kg煤气放出的热量。
热量只有50%被水吸收,可使质量为10kg、初
(3)煤气灶烧水的效率。
温20℃的水温度升高
℃。燃烧一半
后,秸秆煤的热值
(选填“变大”“变小”
或“不变”)。[已知c*=4.2×103J/(kg·℃),
9样煤=2.1×102J/kg】
细织凰④热机的效率
](合肥瑶海区期中)关于热机的效率,下列说法
正确的是
(
A.热机做的有用功越多,效率一定越高
B.热机消耗的燃料越少,效率一定越高
C.热机做一定的有用功,消耗的燃料越少,效率
一定越高
D.热机做功越快,效率一定越高
2为了节约能源,需要提高热机的效率,下列措施
不能提高热机效率的是
()
A.在设计与制造热机时要不断改进与创新,以
诚少能量的损失
B.尽量减少热机内部各部件间的摩擦
50
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第十九章热和能
《能力提升练>
[答案24]
(天门)某汽油机的四个冲程如图所示。在该汽
B.减少废气带走的热量能提高热机的效率
油机的一个工作循环中,压缩冲程结束后,下一
C.燃料的质量越大,其热值就越大
个冲程是
D.热值和热机的效率都是定值,与其他条件
无关
家赛麻葡
(江苏检迁模拟)如图所示,某单缸四冲
程汽油机正处于
冲程,此冲程
将
能转化为
能;若正
2如图所示为四冲程内燃机工作示意图,这四个
常工作时飞轮的转速为1800r/min。
冲程中活塞和曲轴的位置,进气门、排气门的开
该汽油机每秒共经历了
个
7题图
闭情况有错误的是
冲程。
8科学家发明了一款单缸六冲程内燃机,它每一
A
个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机
相同,在第四冲程结束后,立刻向汽缸内喷水,
A.吸气
B.压缩
C.做功
D.排气
水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气,
3(天门)如图为汽油机工作循环中的
推动活塞再次做功,水蒸气温度
(选填
某个冲程,关于此冲程的说法正确
“升高”“降低”或“不变”),其内能
(选
的是
(
填“增大”“减小”或“不变”),这样燃烧同样多
A.进气门打开,排气门关闭
的燃料获得了更多的机械能,提高了热机的
B.喷油嘴喷出雾状汽油
。为进入下一个工作循环,这款内燃
C.靠飞轮的惯性完成
3题图
机的第六冲程应是
冲程。
D.内能转化为机械能
9一台柴油机完全燃烧一定质量的柴油放出的热
④下列关于汽油机和柴油机的说法中,错误的是
量为1.0×10°J,其中损失的热量为6.0×10J
(
则柴油机获得有用的机械能为
一J,柴油
A.汽油机和柴油机使用的燃料不同
机的效率为
B柴油机和汽油机的做功冲程都是将内能转化
⑩(荆门)目前正在我市进行试验飞行的国产大型
为机械能
水陆两栖飞机“馄龙”AG600装有4台国产WJ6
C.柴油机汽缸顶部有个喷油嘴,汽油机汽缸顶
涡轮螺旋桨发动机,是国家为满足森林灭火和
部有个火花塞
水上救援的迫切需要,研制的大型特种用途民
D.汽油机和柴油机的效率没有差别,完全相同
用飞机。飞机在空中满载时的最大巡航速度为
5中国的货运飞船天舟一号是从海南文昌航天发
460km/h,发动机巡航推力为5×10N。某次试
射中心,由长征七号遥二运载火箭发射升空的,
飞中AG600以最大速度满载巡航1h,消耗燃油
火箭燃料中有液态氢,液态氢常作为燃料,是因
2×10kg,燃油完全燃烧产生的内能为
为液态氢有
(
J,发动机的工作效率为
A.较多的热量
B.较大的密度
(燃油的热值取4.6×10'J/kg)
C.较大的比热容
D.较大的热值
6关于热机的效率和燃料的热值,下列描述正确
的是
(
A.燃料燃烧过程中热值会发生改变
10题图
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5則
九年级物理·LK(下册)
)为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值,小明
用在物体上的力,简称气动力。
采用如图所示的装置进行实验:他将一定质量
当我们快速地松开鼓起来的气
的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中,点燃
球时,气球会“嗖”一下出去
它们,分别给装有初温相同、质量均为200g水
了,这时气球获得了气动力。
13题图
的两个相同烧杯加热,直至酒精和碎纸片完全
经过长时间探索,人们已经成功制造出多
燃烧。
种使用压缩空气为动力推动叶片或者活塞运动
的发动机,即叶片式、活塞式空气发动机。
温度计
温度计
如图是某新型的以空气发动机为动力的汽
车。它共有4个压缩空气缸,总容量为90L,可
纸片
储存标准大气压下90m3的空气,其设计最高速
度可达154km/h,平均每加一次气能行驶200km
11题图
或10h。由于空气发动机不直接使用燃料,因而
加热前
燃料燃尽时
水温的
燃料
具有体积小、结构简单、雏修成本低、操控方便、
水温/℃
的水温/℃
变化/℃
“零排放”等优点。虽然因为技术不成熟导致某
10g酒精
些缺点,在科学界引起不小的争议,但这项技术
仍然具有广阔的发展空间。
(1)压缩空气动力汽车最理想的加气工具应是
(1)小明设计了一张记录实验数据的表格,其中
(选填“内燃机”“电动机”或“蒸汽
有一个栏目漏写了,请你在表格中横线上帮
他补充完整。
机”)提供动力。
(2)某次实验中,用酒精和碎纸片加热后的水温
(2)空气发动机是利用内能做功的,空气发动机
变化分别是40℃和18℃,这表明了本次实
获得动力时与四冲程汽油机的
冲
验中相同质量的酒精放出的热量
程工作过程相似。
(选填“大于”或“小于”)碎纸片放出的
A.吸气B.压缩C.做功D.排气
热量。
(3)分析短文,下列说法正确的是
(3)实验后,聪明的小明利用公式Q=cm△t算出
A.松开鼓起来的气球时,气球飞出去,这是
了a图中水吸收的热量,然后根据Q璧=Q微
因为物体受到惯性的作用
这一关系式,又算出了酒精的热值,结果他
发现测出的值比书上给出的酒精的热值要
B.空气动力汽车工作时将内能转化为机
(选填“大”或“小”)很多,这是因
械能
为
C.以空气发动机为动力的汽车,靠汽缸内空
,你认为本实验装置
(选填
气燃烧产生能量
“能”或“不能”)用来准确测量酒精或碎纸
D.空气动力汽车工作时不会有能量的损失
片的热值。
(4)资料表明,空气发动机排出的尾气温度低于
⊙素养拓展练
周围空气的温度,对于产生此现象的原因,
2阅读短文,回答下列问题。
请你提出一条合理的解释:
空气的动力
空气动力是指空气与物体做相对运动时作
52
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比,故媒油的比热容c=弓×42×0y(g·℃)
[解析]从题图中可以看出,该冲程具有火花塞点
火和活塞向下运动的特点,可以判断这个冲程是做
2.1×10J/(kg·℃)。
功冲程。汽油机在1。内完成了15个循环,即转
第五节热机
15×2=30(r),则1min转30×60=1800(r),故该
【基础巩固练】
汽油机工作时飞轮的转速为18O0r/min。
1.B[解析]燃气轮机、火箭液氢液氧发动机和煤油
8.D[解析]发射卫星的火箭采用液态氢作为火箭
发动机都是热机,工作时把内能转化成机械能,而
的燃料,原因是液态氢具有较高的热值,故D正确。
电动机是把电能转化成机械能,不符合热机的特
9.A[解析]热值是燃料的一种特性,不同的燃料,
点,故B符合题意。故选B。
其热值一般不同,热值大小仅与燃料的种类有关,
2.C[解析]A图中进气门打开,排气门关闭,活塞向
而与燃料的质量、燃料的燃烧程度无关,故A正确,
下运动,是吸气冲程:B图中进气门和排气门都关
C、D错误;如果完全燃烧2kg某种燃料放出3.6×
闭,活塞向上运动,是压编冲程:C图中进气门和排
10J的热量,则这种燃料的热值为1.8×10J/kg,
气门都关闭,火花塞,点火,活塞向下运动,是微功冲
题目中没有说明燃料的燃烧情况,所以无法确定燃
程:D图中进气门关闭,排气门打开,活塞向上运
的热值,故B错误。
动,是排气冲程。
10.4.2×10550不变
3.C[解析]将少量的汽油喷入简内,用软木塞塞住
[解析]秸秆煤的质量m=200g=0.2kg,秸秆煤
筒口,摇动起电机,放电针放电,汽油燃烧,软木塞
完全燃烧释放的热量Q就=m:粉年9倍新=0.2kg
被高温高压的气体冲出,这个过程中燃气的内能转
×2.1×10J/kg=4.2×10°J:由题意可知,水吸收
化为软木塞的机械能。汽油机的做功冲程中,燃气
的热量Q.=50%Q=50%×4.2×10°J=2.1×
的内能转化为活塞的机械能。故该实验可模拟四
冲程汽油机工作时的做功冲程,C特合题意。
10J,由Q=md1可得,水升高的温度△=
Ckm米
4.D[解析]吸气冲程中,汽油机吸入的是汽油和空
2.1×10°J
气的混合气体,柴油机吸入的只有空气,所以吸气
4.2x10/g·℃)×10kg50℃:热值是燃
冲程不同:柴油机属于压燃式,所以在压缩冲程中,
料的一种特性,只与燃料的种类有关,秸秆煤的质
柴油机比汽油机压缩程度高,所以压缩冲程不同:
量政变,热值不变。
汽油机汽缸顶部有个火花塞,柴油机汽缸顶部有个
11,C[解析]用来做有用功的那部分能量与燃料完
喷油嘴,柴油机采用压燃式点火,汽油机采用点燃
全燃烧释放出来的能量之比,叫做热机的效率,故
式点火,所以做功冲程不同:排气冲程只是将废气排
C正确。
出,所以柴油机和汽油机在一个工作循环内完全相
12.D[解析]热机效率是用来做有用功的能量与燃
同的冲程是排气冲程。通过以上分析可知,D正确。
料完全燃烧放出的热量之比:所以减少热量的损
5.B[解析]热值大小仅与燃料的种类有关,与柴油
失、使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少
机汽缸内空气的多少无关,故A错误:柴油机的压
缩冲程中汽缸内气体的内能增大,故B正确;柴油
热机内部各部件间的摩擦等都可以减少热量的损
机在吸气冲程中吸入的是空气,故C错误;用水循
失,提高热机效率:而增加热机的工作时间,并不
能减少热量的损失,所以不能提高热机的效率,故
环来降低热机的温度,主要是利用水的比热容校大
的特性,故D错误。
A、B、C不符合题意,D符合题意。故选D
6.B[解析]汽油机有火花塞,柴油机有喷油嘴,故A
13.内30%
说法正确:柴油机与汽油机采用的,点火方式不同,
[解析]内燃机工作时将内能转化成机械能:由图可
柴油机采用压燃式,汽油机采用点燃式,故B说法
知,内燃机的效率为100%-33%-30%-7%=
错误:在内燃机的吸气冲程中,汽油机吸入的是汽
30%。
油和空气的混合物,柴油机吸入的只有空气,故C
14.解:(1)水吸收的热量:Q:=cm,△:=4.2×
说法正确:柴油机一般用于大型机械,如卡车、挖据
103J/(kg·℃))×50kg×(60℃-20℃)=8.4×
机,汽油机用于小型机械,如小汽车、摩托车,故D
10°J:
说法正确。
(2)0.8kg煤气完全燃烧放出的热量:Q做=m9=
7.做功1800
0.8kg×4.2×10J/kg=3.36×10'J:
·23·
九年级物理·LK(下册)
(3)煤气灶烧水的效率:
特性,只与燃料的种类有关,与燃料的质量无关,故
Q题×100%
8.4×10°J
C错误:热值只与燃料的种类有关,与外界条件无
勿
×100%=25%。
Γ3.36×107J
关,而燃料的燃烧情况、能量的损失都会影响热机
答:(1)50kg,20℃的水加热到60℃需要吸收8.4
效率,故D错误。
×10°J的热量:(2)完全燃烧0.8kg煤气放出的
7.压缩机械内60
热量为3.36×10J:(3)煤气灶烧水的效率为
[解析]由题图知,两个气门都关闭,活塞向上运动,
25%。
则此冲程为压缩冲程,将机械能转化为内能:
【能力提升练】
1800r/min=30r/s,即每秒飞轮转动30周,完成15
1.B[解析]汽油机四个冲程是吸气冲程、压缩冲程
个工作循环,完成60个冲程,对外做功15次
做功冲程、排气冲程,在该汽油机的一个工作循环
8.降低减小效率排气
中,压缩冲程结来后,下一个冲程是做功冲程;A图
[解析]在第四冲程结来后,立刻向汽缸内喷水,水
中两个气门关闭,活塞上行,为压缩冲程,故A不特
在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气,推动
合题意;B图中两个气门关闭,活塞下行,为做功冲
活塞再次做功,气体的内能转化为机械能,水蒸气
程,故B符合题意:C图中进气门关闭,排气门打
温度降低,内能减小:这样燃烧同样多的燃料获得
开,活塞上行,为排气冲程,故C不符合题意;D图
了更多的机械能,提高了热机的效率;一个工作循
中进气门打开,排气门关闭,活塞下行,为吸气冲
环最后一个冲程是排气冲程,排出汽缸内的废气。
9.4.0×10°40%0
程,故D不符合题意。
2.B[解析]吸气冲程中,进气门打开,排气门关闭,
[解析]柴油机获得有用的机械能W有=1.0×10J-
根据图中曲轴的位置可知,活塞向下运动,故A正
W有题
6.0×10J=4.0×10J:该桌油机的效率刃=
确:压缩冲程中,两个气门都关闭,活塞应该向上运
4.0×10°J
动,根据图中曲轴的住置可知,此时活塞向下运动,
×100%=
×100%=40%。
1.0×10°J
故B错误;做功冲程中,两个气门都关闭,活塞向下
10.9.2×101025%
运动,故C正确:排气冲程中,进气门关闭,排气门
[解析]燃油完全燃烧获得的内能:Q=mg=2×
打开,活塞向上运动,故D正确。故选B。
3.D[解析]观察題图可知,汽油机的进气门和排气
10kg×4.6×10Jg=9.2×10小上由=÷得,
门都关闭,火花塞产生电火花,汽缸内汽油和空气
AG600以最大速度满载巡航1h,通过的路程s=
的混合物燃烧,是汽油机的做功冲程,将内能转化
t=460km/h×1h=460km=4.6×10m,推力所做
为机械能,该冲程对外做功,不需要靠飞轮的惯性
的功:W=F=5×10N×4.6×10m=2.3×10J,
完成,故A、B、C错误,D正确。故选D。
4.D[解析]汽油机和柴油机使用的燃料不同,汽油
发动机的工作效率:是×10%名10二
9.2×100J
机使用汽油,柴油机使用柴油,故A正确:柴油机和
×100%=25%。
汽油机傲功冲程都是将内能转化为机械能,故B正
11.(1)10g碎纸片(2)大于(3)小酒精完全燃
确:汽油机汽缸顶部有个火花塞,采用点燃式点火,
烧放出的热量不能被水完全吸收不能
柴油机汽缸顶部有个喷油嘴,采用压燃式点火,故C
[解析](1)根据控制变量法的思想,酒精和碎
正确:一般柴油机的压缩比比汽油机大得多,且汽
纸片的质量必须相等。
缸内柴油燃烧要比汽油燃烧更充分,所以柴油机的
(2)根据公式Q=cm△,用酒精加热的水的温度升
效率更高一些,故D错误
高得较多,所以本实验中酒精放出的热量大于碎
5.D[解析]运载火箭采用液态氢作为燃料,是因为
纸片放出的热量。
液态氢不仅密度小,而且具有较大的热值,故D
(3)由于酒精完全燃烧放出的热量不能被水完全
正确。
吸收,所以测出的酒精热值要小于书上给出的酒
6.B[解析]热值是燃料的特性,只与燃料的种类有
精的热值,因此不能用本装置来准确测量酒精和
关,所以在燃料燃烧过程中热值不会发生改变,故
碎纸片的热值。
A错误;减少废气带走的热量,可以增大有效利用
素养拓展练
的能量,提高热机的效率,故B正确:热值是燃料的12.(1)电动机(2)C(3)B(4)气体对外做功,
·24·
参考答案及解析
内能减小,温度降低
f=F,=P-50x10W=1500N:
[解析](1)从节能和环保的角度分析,压缩空
120
3.6m/s
气动力汽车最理想的加气工具应是电动机提供
(3)当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶
动力。
100km时,牵引力做功:
(2)热机的原理是利用燃烧产生的高温燃气推动
W=Fes=1500N×100×10'm=1.5×10J,
活塞做功,从而把内能转化为机减能,所以是做功
10kg汽油完全燃烧放出的热量:
冲程,故C正确。
Q数=qm=4.6×10'J/kg×10kg=4.6×10J.
(3)松开鼓起来的气球时,气球飞出去,这是因为
发动机的效率:
气球向外喷气时,自身也获得一个反作用力,说明
W
物体间力的作用是相互的,故A错误:空气动力汽
刀=
x100%=.5x10」x100%=32.6%。
Q数
4.6×10J1
车工作时压缩的气体对外做功,将内能转化为机
答:(1)汽车的重力是1.2×10N:(2)当汽车以
械能,故B正确:以空气发动机为动力的汽车,靠
120km/h的速度沿直线匀速行驶时,所受到的阻力
汽缸内空气膨胀对外做功,而不是燃烧产生能量,
是1500N:(3)发动机的效率是32.6%。
故C错误:空气动力汽车工作时能量会有一定的
3.解:(1)当水箱装满水,水的体积V=4L=4×
损失,故D错误。
103m3时
(4)空气发动机排出的尾气温度低于周固空气的
温度,这主要是因为气体对外做功,内能减小,温
由p=受可得,水的质量m=pV=1.0×10kg/m×
度降低。
4×10-3m3=4kg
专题3热量的综合计算
水吸收的热量:Q=cmt=4.2×10/(kg·℃)×
1.解:(1)因为c=4.2×103J/(kg·℃),m=100kg
4kg×25℃=4.2×10J:
△1=1-0=60℃-20℃=40℃,
(2)在经济耗油量下沿直线匀速行驶50km所用汽
所以水吸收的热量:
8L
油的体积:V=1O0km
×50km=4L,
Qs=cm△1=4.2×I0J/(kg·℃)×100kg×40℃=
1.68×10J:
4L汽油完全燃烧放出热量:Q数='汽雠9牧偏=4L×
3.2×103J/L=1.28×10J,
(2)因为Q=Q数×70%,
汽车发动机所做的有用功:W=7Q:=31.25%×
所以液化石油气燃烧放出的热量:Q:=
Q地
70%
1.28×103J=4×10J,
1.68×10」=2.4×10J,
由v=三可得,汽车行驶的时间:4=三
50 km
70%
90 km/h
因为Q做=mq,所以改用太阳能热水器后平均每
h=2000s,
9
天可节约液化石油气的质量:m气=
Q三
则汽车的实际功率:P=”_4,×10」=2×10W。
t20008
2.4×10」=0.3kg
答:(1)水温升高25℃时,需要吸收的热量为4.2×
8.0×10J/kg
10J:(2)汽车消耗了4L汽油,此时汽车的实际功
答:(1)这些水吸收的热量是1.68×10'J:(2)她家
率是2×10W。
改用太阳能热水器后平均每天可以节约0.3kg液
4.解:(1)汽车的速度:
化石油气。
p==10Rkm=108km/h=30m/s:
2.解:(1)汽车空载静止时对水平地面的压力:
t Ih
F=pS=3×103Pa×400×10-4m2=1.2×10°N.
(2)汽车沿平直公路匀速行驶,在水平方向上受力
汽车的重力G=F=1.2×10N:
平衡,则汽车所受的牵引力等于阻力,即F=∫=
120
1380N.
(2)汽车的速度#=120km/h
3.6s
汽车牵引力的功率:
当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶时,处于平
P=Fm=1380N×30m/s=41400W:
衡状态,所受阻力和牵引力大小相等,汽车所受阻力:
(3)汽车牵引力做的功:
·25·