Question

斜面是一种简单机械，盘山公路近似处理为斜面．如图所示，一辆客车在盘山公路上匀速行驶，客车和乘客的总质量为7000kg，向上行驶过程中牵引力保持20000N不变．耗时15min行驶5.4km的路程，到了高为0.5km的山顶，求：（g取10N/kg）
（1）汽车的行驶速度是

6

m/s．
（2）牵引力从山脚到山顶做的功为

1.08×10⁸

J．
（3）盘山公路的“机械”效率为

32.4

%．
（4）已知汽油完全燃烧释放的热量转化为汽车牵引力做功的效率为30%，汽油热值q=4.6×10⁷J/Kg，客车从山脚到山顶消耗了多少千克的汽油．（Q=3.6×10⁸J  m≈7.83Kg）   
（5）根据你平时对汽车转向灯的观察（其转向灯原理与电动自行车相同），在下面画出汽车转向灯的电路图
（6）乘车时小明发现：在爬山过程中司机往往速度很慢，试用物理知识解释原因．

Answer 1

分析：（1）根据题目信息已知路程和时间，由速度公式v=

s

t

可求速度；
（2）知道牵引力和对应的移动距离可求牵引力做的功；
（3）求出有用功和总功，由η=

W有

W总

，即可得机械效率；
（4）根据燃料燃烧放热公式Q=mq，可以求出质量m；
（5）根据对平时对汽车转向灯的观察可以画出电路图；
（6）由功率公式P=

W

t

可以推出P=Fv，由此可以分析上坡慢速的原因．

解答：解：解：（1）汽车的行驶速度：v=

s

t

=

5400m

15×60s

=6m/s；
（2）牵引力从山脚到山顶做的总功；W_总=Fs=20000N×5400m=1.08×10⁸J；
（3）有用功：W_有=Gh=mgh=7000kg×10N/kg×500m=3.5×10⁷J，盘山公路的“机械”效率：η=

W有

W总

=

3.5×107J

1.08×108J

≈32.4%；
（4）汽油完全燃烧放出的热量：Q_放=

W总

η

=

1.08×108J

30%

=3.6×10⁸J，
消耗汽油的质量：m=

Q放

q

=

3.6×108J

4.6×107J/kg

≈7.83kg；
（5）汽车转向灯的电路图：

（6）由P=Fv可知，在汽车功率一定时，要提高牵引力，必须减小速度．
答：（1）汽车的行驶速度为6m/s；
（2）牵引力从山脚到山顶做的功为1.08×10⁸J；
（3）盘山公路的“机械”效率约为32.4%；
（4）客车从山脚到山顶约消耗了7.83千克的汽油．
（5）电路图如上图；
（6）由P=Fv可知，在汽车功率一定时，要提高牵引力，必须减小速度．

点评：这是一道综合性很强的题目，应注意多个知识的联系．