Question

【题目】一辆氢气动力试验汽车的质量为1.5×103kg，10min内汽车在平直路面上匀速行驶了1.2×104m，消耗了0.15kg的氢气．此过程汽车发动机产生的牵引力为1.0×103N，汽车轮胎与地面接触的总面积为10dm2（氢气的热值取1.4×108J/kg，g取10N/kg）．求：
（1）行驶前汽车对地面的压强；
（2）牵引力做功的功率；
（3）汽车发动机的效率．

Answer 1

【答案】
（1）解：行驶前汽车对地面的压力：

F=G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N，

汽车对地面的压强：

p= = =1.5×105Pa；

答：行驶前汽车对地面的压强为1.5×105Pa；

（2）解：牵引力做的功：

W=F′s=1.0×103N×1.2×104m=1.2×107J，

牵引力的功率：

P= = =2×104W；

答：牵引力做功的功率为2×104W；

（3）解：0.15kg氢气完全燃烧释放的热量：

Q放=m′q=0.15kg×1.4×108J/kg=2.1×107J，

汽车发动机的效率：

η= ×100%= ×100%≈57.1%．

答：汽车发动机的效率为57.1%．

【解析】（1）行驶前汽车对地面的压力和自身的重力相等，根据F=G=mg求出其大小，又知道汽车轮胎与地面接触的总面积，根据p= 求出汽车对地面的压强；（2）知道牵引力的大小和行驶的距离，根据W=Fs求出牵引力做的功，再根据P= 求出牵引力的功率；（3）根据Q放=mq求出消耗氢气完全燃烧释放的热量，根据η= ×100%求出汽车发动机的效率．