Question

如图是一种新型两座环保氢燃料汽车，其发动机把氢燃烧产生的内能转化为机械能，再通过传动机械驱动汽车行驶．发动机内氢燃烧后，排出物是纯净的水和一点点热量，因此非常环保．若轮子的着地总面积为0.1m²，车自身质量400kg，车内载两人以72km/h的速度在水平地面上匀速行驶180km．（每人的质量为50kg，g=10N/Kg）
求：
（1）载两人后车静止时对地面的压强多大？
（2）在行驶途中受到的阻力为其重力的0.05倍，则牵引力所做的功为多少？
（3）若该行驶过程中发动机的效率是50%，则燃烧氢气的质量为多少？（氢气的热值1.4×10⁸J/kg）

Answer 1

分析：（1）车对水平地面的压力等于它的重力，由压强公式可以求出车对地面的压强．
（2）由平衡条件求出车的牵引力，然后由功的计算公式求出牵引力做的功．
（3）求出氢气完全燃烧释放的热量，然后由热公式的变形公式求出需要氢气的质量．

解答：解：（1）车与人的总质量：
m=m_车+2m_人=400kg+20×50kg=500kg，
车对水平地面的压力：
F_压=G=mg=500kg×10N/kg=5000N，
车载人后对地面的压强：
P_压=

F压

S

=

5000N

0.1m2

=5×10⁴Pa；
（2）车做运动直线运动，由平衡条件得：
车的牵引力：F_牵=?_阻=0.05G=0.05×5000N=250N，
牵引力做功：
W=Fs=250N×1.8×10⁵m=4.5×10⁷J；
（3）∵η=

W

Q

，
∴氢气完全燃烧释放的热量：
Q=

W

η

=

4.5×107J

50%

=9×10⁷J，
∵Q=qm，
∴氢气的质量：
m_氢=

Q

q

=

9×107J

1.4×108J/kg

=0.64kg．
答：（1）载两人后车静止时对地面的压强为5×10⁴Pa；
（2）牵引力所做的功为4.5×10⁶J；
（3）燃烧氢气的质量为0.64kg．

点评：本题考查了求压强、牵引力的功、氢气的质量，应用压强公式、功的计算公式、热值公式即可正确解题．