Question

2．為了保障學(xué)生乘車安全，某校投入使用的新型安全校車（如圖所示）．求：
（1）若這一輛的滿載時(shí)車與人的總質(zhì)量為6t，車輪與地面的總接觸面積50dm²，求車對(duì)地面的壓強(qiáng)？
（2）在寒冷的冬天，校車在一段水平公路上勻速行駛3600m，共用了5min，校車受到的牽引力是4500N，求此過程中的速度和功率？
（3）若行駛3600m的同時(shí)打開車內(nèi)的供暖設(shè)備，放出了6.34×10⁶J的熱量，這段時(shí)間內(nèi)完全燃燒1.4kg的汽油（汽油的熱值是4.6×10⁷J/kg），則校車在這段時(shí)間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）校車對(duì)地面的壓力等于人和車的總重力，根據(jù)G=mg求出其大小，再根據(jù)壓強(qiáng)公式求出車對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）根據(jù)v=$\frac{s}{t}$求出速度；根據(jù)W=Fs求出牽引力做的功，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出功率；
（3））根據(jù)Q=mq求出汽油完全燃燒放出的熱量，根據(jù)題意求出做有用功的能量，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{Q}$求出轉(zhuǎn)化效率．

解答 解：（1）校車對(duì)地面的壓力：
F=G=mg=6×10³kg×10N/kg=6×10⁴N，
車對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{6×1{0}^{4}N}{50×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=1.2×10⁵Pa；
（2）校車的速度：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{3600m}{5×60s}$=12m/s；
牽引力做功：
W=Fs=4500N×3600m=1.62×10⁷J，
牽引力做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.62×1{0}^{7}J}{5×60s}$=5.4×10⁴W；
（3）汽油完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq=1.4kg×4.6×10⁷J/kg=6.44×10⁷J，
做有用功的能量：
W_有用=W+Q_供暖=1.62×10⁷J+6.34×10⁶J=2.254×10⁷J，
能量轉(zhuǎn)化的效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{Q}$×100%=$\frac{2.254×1{0}^{7}J}{6.44×1{0}^{7}J}$×100%=35%．
答：（1）車對(duì)地面的壓強(qiáng)為1.2×10⁵Pa；
（2）此過程中的速度為12m/s；功率為5.4×10⁴W；
（3）校車在這段時(shí)間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化的效率是35%．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查的是學(xué)生對(duì)壓強(qiáng)、速度、功、功率、熱值、轉(zhuǎn)化效率計(jì)算公式的理解和掌握，關(guān)鍵是相關(guān)公式的靈活運(yùn)用，綜合性較強(qiáng)，計(jì)算量大，有一定難度．