题目内容

12.五一小长假期间,爸爸开车带着小倩从大连出发沿沈大高速到沈阳,汽车(包括车上的人和物品)质量为1.8×103kg,车轮与地面的总接触面积为0.2m2,当汽车以90km/h的速度在平直路面上匀速行驶时,汽车发动机牵引力为l000N,效率为30%,汽油的热值为4.6×107J/kg(假设汽油完全燃烧,g取10N/kg).求:
(1)汽车静止在水平路面时对路面的压强.
(2)汽车以90km/h的速度匀速行驶时,牵引力的功率.
(3)若汽车按照这种方式行驶,行驶276km,油箱至少要加多少千克的汽油?

分析 (1)已知汽车的质量,利用G=mg可以得到汽车的重力,也就是对地面的压力;已知对地面的压力和接触面积,利用p=$\frac{F}{S}$就能计算出汽车对地面的压强.
(2)已知汽车行驶的速度和发动机的牵引力,利用P=Fv就能得到牵引力的功率.
(3)已知牵引力和行驶的路程,利用W=Fs得到牵引力所做的功;已知牵引力所做的功和发动机的效率,利用Q=可以得到汽油放出的热量;
已知汽油产生的热量和汽油的热值,利用m=$\frac{Q}{q}$得到汽油的质量.

解答 解:
(1)汽车对地面的压力为:
F=G=mg=1.8×103kg×10N/kg=1.8×104N,
汽车对地面的压强为:
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.8×1{0}^{4}N}{0.2{m}^{2}}$=9×104Pa 
(2)汽车行驶的速度为:v=90km/h=25m/s,
牵引力的功率:P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=1000N×25m/s=2.5×104W;
(3)汽车牵引力所做的功为:
W=Fs=1000N×276×103m=2.76×108J,
由η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$得,行驶过程中需要放出的热量:
Q放=$\frac{W}{η}$=$\frac{2.76×1{0}^{8}J}{30%}$=9.2×108J,
需要汽油:
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{9.2×1{0}^{8}J}{4.6×1{0}^{7}J/kg}$=20kg.
答:(1)汽车静止时对路面的压强9×104Pa;
(2)汽车牵引力的功率为2.5×104W;
(3)油箱至少要加20kg汽油.

点评 本题主要考查了压强、功率的计算,同时还涉及到了燃料燃烧放热及利用效率问题,第三小题计算需要的汽油质量时,明白发动机的工作效率是得到正确答案的第一步.

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