题目内容

13.某型号的汽车总质量为1400kg,轮胎与地面接触总面积为200cm2,在平直的高速公路上以100km/h的速度匀速行驶时,受到的阻力为630N.已知汽油热值为4.6×107J/kg,g取10N/kg,求:
(1)汽车静止在水平路面上时,它对路面的压强是多大?
(2)汽车以100km/h的速度匀速行驶100km过程中,牵引力做的功是多少?
(3)若汽车发动机的效率为30%,则它以100km/h的速度匀速行驶100km消耗的汽油是多少?

分析 (1)汽车静止在水平路面上时对地面的压力和自身的重力相等,根据F=G=mg求出其大小,根据题意求出受力面积,利用p=$\frac{F}{S}$求出此时汽车对地面的压强;
(2)汽车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,根据二力平衡条件求出牵引力,根据W=Fs求出牵引力做的功;
(3)根据η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%求出消耗汽油完全燃烧释放的热量,根据Q=mq求出消耗汽油的质量.

解答 解:(1)汽车静止在水平路面上时,对地面的压力:
F=G=mg=1400kg×10N/kg=1.4×104N,
受力面积:
S=200cm2=0.02m2,
此时汽车对地面的压强:
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.4×1{0}^{4}N}{0.02{m}^{2}}$=7×105Pa;
(2)因汽车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,F=f=630N,
牵引力做的功:
W=Fs=630N×100×103m=6.3×107J;
(3)由η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%可得,消耗汽油完全燃烧释放的热量:
Q放=$\frac{W}{η}$=$\frac{6.3×1{0}^{7}J}{30%}$=2.1×108J,
由Q放=mq可得,消耗汽油的质量:
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{2.1×1{0}^{8}J}{4.6×1{0}^{7}J/kg}$≈4.57kg.
答:(1)汽车静止在水平路面上时,它对路面的压强是7×105Pa;
(2)汽车以100km/h的速度匀速行驶100km过程中,牵引力做的功是6.3×107J;
(3)若汽车发动机的效率为30%,则它以100km/h的速度匀速行驶100km消耗的汽油是4.57kg.

点评 本题以校车为背景考查了重力的计算、压强的计算、功的计算、二力平衡条件的应用、放热公式的应用,涉及到的知识点较多、综合性强;要注意水平面上物体的压力和自身的重力相等,计算过程要注意单位的换算.

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