英国伦敦展出了新研发的“侦探猎犬超音速汽车.如图所示．该车功率极大.最大车速能达到1609km/h.创造了短期内无法超越的世界纪录．在某一次测试中.“侦探猎犬以400m/s的速度匀速直线行驶了5s.受到水平方向的阻力为2×105N．它使用液态氢作燃料.液态氢的热值是1.5×108J/kg.问:在测试过程中.(1)汽车受到水平方向的牵引� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

4．

英国伦敦展出了新研发的“侦探猎犬”超音速汽车，如图所示．该车功率极大，最大车速能达到1609km/h，创造了短期内无法超越的世界纪录．在某一次测试中，“侦探猎犬”以400m/s的速度匀速直线行驶了5s，受到水平方向的阻力为2×10⁵N．它使用液态氢作燃料，液态氢的热值是1.5×10⁸J/kg，问：在测试过程中，
（1）汽车受到水平方向的牵引力是多少？
（2）汽车牵引力所做的功和功率分别是多少？
（3）汽车的发动机效率为80%，当汽车行驶2km时，燃烧液态氢多少kg？

分析（1）知道“侦探猎犬”匀速直线行驶，处于平衡状态，在水平方向上受到的牵引力和阻力为一对平衡力，据此求出牵引力的大小；
（2）知道行驶距离s，根据W=Fs求汽车牵引力所做的功；知道匀速行驶的速度，利用公式P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求汽车牵引力的做功功率；
（3）已知汽车牵引力做的功和发动机效率，可以得到燃料完全燃烧放出的热量；已知燃料完全燃烧放出的热量及热值，可以得到需要燃料的质量．

解答解：
（1）因为“侦探猎犬”匀速直线行驶，
所以汽车处于平衡状态，受到的牵引力和阻力为一对平衡力，
所以牵引力：F=f=2×10⁵N；
（2）汽车牵引力所做的功：W=Fs=2×10⁵N×2000m=4×10⁸J，
汽车牵引力做功功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=2×10⁵N×400m/s=8×10⁷W；
（3）因为η=$\frac{{W}_{有用}}{{Q}_{总}}$，
所以燃料完全燃烧放出的热量为Q_总=$\frac{{W}_{有用}}{η}$=$\frac{4×1{0}^{8}J}{80%}$=5×10⁸J，
因为Q=mq，
所以需要的燃料为m=$\frac{{Q}_{总}}{q}$=$\frac{5×1{0}^{8}J}{1.5×1{0}^{8}J/kg}$≈3.3kg．
答：
（1）汽车受到水平方向的牵引力是2×10⁵N；
（2）汽车牵引力所做的功和功率分别是4×10⁸J、8×10⁷W；
（3）需要燃烧的液态氢的质量约3.3kg．