Question

18．如图是小明家购置的新型能源轿车．假期全家驾车从泰州到上海游玩，爱钻研的小明不仅收集了如下表所示的相关数据，并且还记录了轿车在高速公路上匀速行驶90km所用时间为1h．求：
（1）轿车（空载）停放在水平地面时对地面的压强（g取10N/kg）；
（2）轿车在1h内牵引力做功的功率；
（3）已知该轿车所用的天然气的热值是8.0×10⁷J/m³，则小明记录的过程中轿车发动机的效率是多少？

轿车质量（kg）	1050
车轮与地面接触总面积（m2）	0.15
泰州到上海距离（km）	300
行车20km消耗天然气（m3）	1
匀速行驶时牵引力（N）	2000

Answer 1

分析 （1）轿车静止时对水平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p=$\frac{F}{S}$求出对地面的压强；
（2）根据表格数据可知牵引力，利用速度公式求出1h通过的路程，利用W=Fs求出牵引力做的功，然后利用P=$\frac{W}{t}$求出牵引力做功的功率；
（3）根据表格数据求出从泰州到上海消耗天然气的体积V，利用Q_放=Vq计算天然气放出的热量，再根据η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$求出轿车发动机的效率．

解答 解：（1）轿车对水平地面的压力：F=G=mg=1050kg×10N/kg=1.05×10⁴N；
轿车对水平地面的压强：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.05×1{0}^{4}Pa}{0.15{m}^{2}}$=7×10⁴Pa；
（2）根据v=$\frac{s}{t}$可得，1h通过的路程s=vt=90km/h×1h=90km=9×10⁴m，
轿车牵引力做的功：W=Fs=2000N×9×10⁴m=1.8×10⁸J；
牵引力做功的功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.8×1{0}^{8}J}{3600s}$=5×10⁴W=50kW；
（3）根据表格数据可知，行车20km耗天然气1m³，
则从泰州到上海消耗天然气的体积V=$\frac{300}{20}$m³=15m³，
天然气放出的热量Q_放=Vq=15m³×8.0×10⁷J/m³=1.2×10⁹J，
轿车的效率η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$=$\frac{1.8×1{0}^{8}J}{1.2×1{0}^{9}J}$=15%．
答：（1）轿车（空载）停放在水平地面时对地面的压强7×10⁴Pa；
（2）轿车在1h内牵引力做功的功率为50kW；
（3）小明记录的过程中轿车发动机的效率是15%．

点评 此题考查了压强的计算、功和功率的计算、热机效率的计算，比较综合；本题是一道力学与热学的综合应用题，与实际生活相联系，从数据表格中得到相关信息是本题的关键．