Question

15．隨著霧霾現(xiàn)象的日益嚴(yán)重，我國越來越重視新能源汽車的開發(fā)，如圖所示是我國新研發(fā)的一輛以氫燃料為動力的概念車，若輪子的著地總面積為0.4m²，車自身質(zhì)量1200kg，車內(nèi)最多可載四人，最大車速為180k．/h，加注一次燃料最多可行駛1000km．車行駛時受到的阻力為其重力的0.08倍（每人的質(zhì)量為50kg，g=10N/kg，q_氫=1.4x10⁸J/kg）求：
（1）載四人后車靜止時對地面的壓強多大？
（2）載四人以最大車速行駛時，牽引力的功率為多少？
（3）若該行駛過程中發(fā)動機(jī)的效率是50%，最多一次可加注氫氣的質(zhì)量為多少kg？

Answer 1

分析 （1）車對水平地面的壓力等于人和車的重力，又知受力面積，由壓強公式可以求出載四人后車靜止時對地面的壓強．
（2）根據(jù)阻力與重力的關(guān)系求出阻力，利用二力平衡條件可得牽引力，然后利用P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv計算功率；
（3）求出牽引力做的功，利用η=$\frac{W}{Q}$求出氫氣完全燃燒釋放的熱量，然后由熱公式的變形公式求出最多一次可加注氫氣的質(zhì)量．

解答 解：（1）載四人后車靜止時對地面的壓力：
F=G=mg=（1.2×10³kg+50kg×4）×10N/kg=1.4×10⁴N，
對地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.4×1{0}^{4}N}{0.4{m}^{2}}$=3.5×10⁴Pa；
（2）概念車的牽引力：
F=f=0.08×1.4×10⁴N=1.12×10³N，
載四人以最大車速行駛時，牽引力的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=1.12×10³N×50m/s=56000W；
（3）牽引力做的功：
W_機(jī)械=Fs=1.12×10³N×1×10⁶m=1.12×10⁹J，
因為η=$\frac{W}{Q}$，
所以Q=$\frac{W機(jī)械}{η}$=$\frac{1.12×1{0}^{9}J}{50%}$=2.24×10⁹J，
最多一次可加注氫氣的質(zhì)量：
m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{2.24×1{0}^{9}J}{1.4×1{0}^{8}J/kg}$=16kg．
答：（1）載四人后車靜止時對地面的壓強為3.5×10⁴Pa；
（2）載四人以最大車速行駛時，牽引力的功率為56000W；
（3）若該行駛過程中發(fā)動機(jī)的效率是50%，最多一次可加注氫氣的質(zhì)量為16kg．

點評 本題考查了求壓強、牽引力的功、氫氣的質(zhì)量，應(yīng)用壓強公式、功的計算公式、熱值公式即可正確解題．