Question

隨著湛江經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，小汽車越來越多地走進(jìn)了我市普通百姓人家．如表為小明同學(xué)家小汽車的有關(guān)數(shù)據(jù)：

小汽車的總質(zhì)量1500kg	小汽車的額定功率50kW
汽車輪胎與地面接觸的總面積0.1m2	100km耗油量8L
水箱中裝滿水質(zhì)量2.5kg	汽油的密度0.71×103kg/m3

求：（1）某次行駛中，若水箱中水溫度升高20℃，則水吸收熱量為多少焦耳？
    （2）該小汽車靜止在水平地面上時，對地面的壓強(qiáng)是多大？
    （3）假若小汽車發(fā)動機(jī)的效率為30%，該小汽車在水平路面上以額定功率勻速直線行駛0.5h，此過程中小汽車消耗的汽油是多少kg？（汽油的熱值為4.6×10⁷ J/kg，g=10N/kg）

Answer 1

分析：（1）知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的溫度升高值，利用公式Q_吸=cm△t計算水吸收熱量的多少．
（2）靜止時對地面的壓力等于汽車的重力，根據(jù)公式p=

F

S

可求壓強(qiáng)．
（3）根據(jù)W=Pt求出小汽車以額定功率勻速直線行駛0.5h牽引力所做的功，再利用η=

W

Q

求出完全燃燒1.3kg汽油放出熱量，最后用Q_放=mq可求出．

解答：解：（1）水的質(zhì)量m=2.5kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×2.5kg×20℃=2.1×10⁵J．
（2）汽車靜止時對地面的壓力F=G=mg=1.5×10³kg×10N/kg=1.5×10⁴N
汽車靜止時對地面的壓強(qiáng)p=

F

S

=

1.5×104N

0.1m2

=1.5×10⁵Pa．
（3）小汽車以額定功率勻速直線行駛0.5h牽引力所做的功：
W=Pt=5×10⁴W×0.5×3600s=9×10⁷J
∵小汽車發(fā)動機(jī)的效率η=30%，
∴根據(jù)η=

W

Q

得：
Q_放=

W

η

=

9×107J

30%

=3×10⁸J，
所以，需要消耗的汽油m=

Q放

q

=

3×108J

4.6×107J/kg

≈6.52kg．
答：（1）某次行駛中，若水箱中水溫度升高20℃，則水吸收熱量為2.1×10⁵J．
    （2）該小汽車靜止在水平地面上時，對地面的壓強(qiáng)是1.5×10⁵Pa．
    （3）此過程中小汽車消耗的汽油是6.52kg．

點(diǎn)評：本題通過實(shí)際應(yīng)用情況，考查了壓強(qiáng)的計算、熱量計算、功的計算、機(jī)械效率的計算及其提高機(jī)械效率的方法．解題時要注意物理量的對應(yīng)．本題考查的知識面比較廣，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，還要知道在水平面上壓力等于物體自身的重力，物體做勻速運(yùn)動時牽引力等于阻力．