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8.我市创建环保模范城市,引进了新能源混合动力公交车,该车采用液化天然气和电混合使用作为驱动车辆的动力,既节约资源又减少排放.已知一辆公交车的总质量为5×103kg,车长12m,车行驶时所受力阻力是车总重的0.5倍(g取10N/kg).求:
(1)公交车在平直公路上匀速行驶时的牵引力;
(2)公交车以10m/s的速度通过50m长的桥梁需要的时间;
(3)若公交车2min内匀速行驶了1200m,则牵引力做的功和功率;
(4)液化气的热值为4.8×107J/kg,完全燃烧放出的内能转化为机械的效率为40%,则做这些功需要消耗的液化天然气的质量.

分析 (1)公交车匀速行驶,受平衡力作用,牵引力等于阻力;
(2)公交车通过桥时路程等于桥长加车长,根据t=$\frac{s}{v}$来计算时间;
(3)根据W=Fs来计算牵引力所做的功,由P=$\frac{W}{t}$计算出其功率;
(4)根据Q=$\frac{W}{η}$计算出燃料完全燃烧放出的热量,由m=$\frac{Q}{q}$得出天然气的质量.

解答 解:(1)因为公交车在平直公路上匀速行驶时,受到平衡力的作用,所以:
F=f=0.5G=0.5mg=0.5×5×103kg×10N/kg=2.5×104N,
(2)由v=$\frac{s}{t}$得,t=$\frac{s}{v}$=$\frac{50m+12m}{10m/s}$=6.2s;
(3)牵引力做的功:W=Fs=2.5×104N×1200m=3×107J;
功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{3×1{0}^{7}J}{2×60s}$=2.5×105W;
(4)燃料完全燃烧放出的热量为:
Q=$\frac{W}{η}$=$\frac{3×1{0}^{7}J}{40%}$=7.5×107J;
由Q=mq得,m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{7.5×1{0}^{7}J}{4.8×1{0}^{7}J/kg}$=1.5625kg.
答:(1)公交车在平直公路上匀速行驶时的牵引力为2.5×104N;
(2)公交车通过桥梁需要的时间为6.2s;
(3)牵引力做的功为3×107J;功率为2.5×105W;
(4)做这些功需要消耗1.5625kg的液化天然气.

点评 本题是有关力和热的综合计算,考查了二力平衡条件的应用、功和功率的计算,及热值的有关计算,同时还涉及到了热机的效率,考查全面,关键搞清各量之间的关系.

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