题目内容

16.2015年6月石家庄的公交车气化率已经超过90%,如图是一辆天然气公交车图片(共6个轮子),公交车满载时质量为9t,每个轮子跟地面的接触面积为500cm2.这辆公交车在某段平直公路上匀速行驶4.5km,用时5min,消耗天然气1kg,受到的阻力是5×103N.(液化天然气的热值5×107J/kg,g取10N/kg)求:
(1)公交车满载时对地面的压强;
(2)这段路程内牵引力做功的功率;
(3)这段路程内发动机的效率.

分析 (1)公交车满载时对地面的压力和自身的重力相等,根据G=mg求出其大小,再根据题意求出受力面积,利用p=$\frac{F}{S}$求出对地面的压强;
(2)公交车在某段平直公路上匀速行驶时,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二力的大小相等,根据W=Fs求出牵引力做的功,利用P=$\frac{W}{t}$求出牵引力做功的功率;
(3)根据Q=mq求出天然气完全燃烧释放的热量,利用η=$\frac{W}{Q}$×100%求出发动机的效率.

解答 解:(1)公交车满载时对地面的压力:
F=G=mg=9×103kg×10N/kg=9×104N,
受力面积:
S=6×500cm2=3000cm2=0.3m2,
校车对地面的压强:
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{9×1{0}^{4}N}{0.3{m}^{2}}$=3×105Pa;
(2)因公交车在某段平直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,汽车的牵引力:
F′=f=5×103N,
牵引力做的功:
W=F′s=5×103N×4.5×103m=2.25×107J,
这段路程内发动机做功的功率:
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{2.25×1{0}^{7}J}{5×60s}$=7.5×104W;
(3)天然气完全燃烧释放的热量:
Q=m′q=1kg×5×107J/kg=5×107J,
发动机的效率:
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{2.25×1{0}^{7}J}{5×1{0}^{7}J}$×100%=45%.
答:(1)公交车满载时对地面的压强为3×105Pa;
(2)这段路程内牵引力做功的功率为7.5×104W;
(3)这段路程内发动机的效率为45%.

点评 本题考查的是压强的计算、功率的计算、燃料燃烧放出热量的计算和效率的计算,属于力学、热学最主要的公式应用的考查,有一定的代表性,需要熟练掌握基本公式或规律.

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