Question

20．氢能被视为未来的理想清洁能源，如果汽车发动机使用氢能源来工作，效率可以达到60%．若一辆小汽车在平直公路上以30m/s的速度匀速行驶720km，行驶时受到的阻力为8.4×10²N．（q_氢=1.4×10⁸J/kg）求：
（1）行驶所用时间；
（2）牵引力做功；
（3）消耗氢的质量．

Answer 1

分析 （1）已知速度和路程，利用速度公式v=$\frac{s}{t}$的变形，可求时间；
（2）从题中获取牵引力F的大小与力F方向上的距离s，根据功的定义式W=Fs计算牵引力做的功；
（3）根据效率η=$\frac{W}{Q}$求出汽车需要的总能量Q；根据热量Q与热值q的关系：Q=mq求出燃料的质量m．

解答 解：（1）已知，s=720km=7.2×10⁵m，v=30m/s，
由v=$\frac{s}{t}$，
得t=$\frac{s}{v}$=$\frac{720000m}{30m/s}$=2.4×10⁴s；
（2）因为小汽车在平直公路上匀速行驶
所以有，F=f=8.4×10²N，
牵引力做的功，W=Fs=8.4×10²N×7.2×10⁵m=6.048×10⁸J；
（3）由η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$，
得，Q_放=$\frac{W}{η}$=$\frac{6.048×1{0}^{8}J}{60%}$=1.008×10⁹J
因为Q_放=mq  
所以有，m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.008×1{0}^{9}J}{1.4×1{0}^{8}J/kg}$=7.2kg．
答：（1）行驶所用时间为2.4×10⁴s；
（2）牵引力做功为6.048×10⁸J；
（3）消耗氢的质量7.2kg．

点评 考查的知识点多，需要熟记各公式及其意义，本题运算量大，计算时要准确．