Question

7．氢能被视为未来的理想清洁能源，若一辆小汽车发动机使用氢能源来工作，在平直公路上以30m/s的速度匀速行驶720km，行驶时受到的阻力为8.4×10²N，消耗氢的质量7.2kg．（q_氢=1.4×10⁸J/kg）
求：（1）行驶所用时间；
（2）牵引力做功；
（3）汽车发动机的效率．

Answer 1

分析 （1）知道小汽车行驶的速度和路程，根据v=$\frac{s}{t}$求出行驶所用时间；
（2）小汽车在平直的公路上匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，根据w=Fs求出牵引力做的功；
（3）知道消耗氢气的质量和热值，根据Q_放=mq求出氢气完全燃烧释放的热量，根据η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%求出汽车发动机的效率．

解答 解：（1）由v=$\frac{s}{t}$可得，行驶所用时间：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{720×1{0}^{3}m}{30m/s}$=2.4×10⁴s=400min；
（2）因小汽车在平直的公路上匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
所以，牵引力：F=f=8.4×10²N，
牵引力做的功：
W=Fs=8.4×10²N×720×10³m=6.048×10⁸J；
（3）氢气完全燃烧释放的热量：
Q_放=mq=7.2kg×1.4×10⁸J/kg=1.008×10⁹J，
汽车发动机的效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{6.048×1{0}^{8}J}{1.008×1{0}^{9}J}$×100%=60%．
答：（1）行驶所用时间为400min；
（2）牵引力做功为6.048×10⁸J；
（3）汽车发动机的效率为60%．

点评 本题考查了速度公式、做功公式、燃料完全燃烧释放热量公式、效率公式以及二力平衡条件的应用，计算过程要注意单位的换算．