Question

5．為了保障學(xué)生乘車安全，某校投入使用新型安全校車．g=10N/kg，求：
（1）若校車和學(xué)生總質(zhì)量為8000kg，每個車輪與地面的接觸面積為0.05m²，求校車對水平路面的壓強？
（2）若校車在一段平直路面上勻速行駛3600m，共用了5min，校車受到的牽引力是4500N，求此過程中牽引力所做的功和功率各是多大？
（3）若這段時間內(nèi)完全燃燒1kg的汽油（汽油的熱值是4.6×10⁷J/kg），則校車在這段時間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）地面受到的壓力等于校車和人的重力之和，根據(jù)公式p=$\frac{F}{S}$可求地面受到的壓強；
（2）知道校車受到的牽引力和行駛的路程，根據(jù)W=Fs求出此過程中牽引力所做的功，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出功率；
（3）根據(jù)Q=mq求出汽油完全燃燒釋放的熱量，根據(jù)η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%求出校車在這段時間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化的效率．

解答 解：（1）校車對水平路面的壓力：
F=G_總=m_總g=8000kg×10N/kg=8×10⁴N，
校車對水平路面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{8×1{0}^{4}N}{4×0.05{m}^{2}}$=4×10⁵Pa；
（2）此過程中牽引力所做的功：
W=F′s=4500N×3600m=1.62×10⁷J，
牽引力的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.62×1{0}^{7}J}{5×60s}$=5.4×10⁴W；
（3）完全燃燒1kg的汽油釋放的熱量：
Q_放=mq=1kg×4.6×10⁷J/kg=4.6×10⁷J，
校車在這段時間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化的效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.62×1{0}^{7}J}{4.6×1{0}^{7}J}$×100%≈35.2%．
答：（1）校車對水平路面的壓強為4×10⁵Pa；
（2）此過程中牽引力所做的功為1.62×10⁷J，功率是5.4×10⁴W；
（3）校車在這段時間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化的效率是35.2%．

點評 本題考查了壓強、功、功率、效率的計算，關(guān)鍵是公式及其變形式的靈活運用和知道水平面上物體的壓力與自身的重力相等．