Question

14．為了保障學(xué)生人身安全，目前已有一大批校車投入使用．如圖為某學(xué)校專用校車，其質(zhì)量為6.4t，核載30人，每個(gè)輪子跟地面的接觸面積為400cm²，校車有四個(gè)車輪．這輛校車在某段平直公路上勻速行駛8km，用時(shí)10min，消耗柴油2kg，受到阻力是1.8×10³N．（柴油熱值3.3×10⁷J/kg，取g=10N/kg）求：
（1）汽車行駛的速度是多少？
（2）這段路程內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)做功的功率．
（3）校車滿載時(shí)，對(duì)地面的壓強(qiáng)（設(shè)車中人的平均質(zhì)量為50kg）．
（4）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率？
（5）請(qǐng)分析汽車超載時(shí)會(huì)造成的危害？

Answer 1

分析 （1）已知小車行駛路程是時(shí)間，利用速度公式可計(jì)算速度；
（2）校車在某段平直公路上勻速行駛時(shí)，受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，二力的大小相等，根據(jù)W=Fs求出牽引力做的功，利用P=$\frac{W}{t}$求出發(fā)動(dòng)機(jī)做功的功率；
（3）校車對(duì)地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)G=mg求出其大小，再根據(jù)題意求出受力面積，利用p=$\frac{F}{S}$求出對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（4）根據(jù)Q=mq求出柴油完全燃燒釋放的熱量，利用η=$\frac{W}{Q}$×100%求出校車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率；
（5）物體的質(zhì)量越大，慣性越大．

解答 解：（1）校車行駛的速度：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{8km}{10×\frac{1}{60}h}$=48km/h；
（2）因校車在某段平直公路上勻速行駛，
所以，汽車的牽引力：F′=f=1.8×10³N，
牽引力做的功：W=F′s=1.8×10³N×8×10³m=1.44×10⁷J，
這段路程內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)做功的功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.44×1{0}^{7}J}{10×60s}$=2.4×10⁴W；
（3）校車對(duì)地面的壓力：F=G_車+G_人=（m_車+m_人）g=（6.4×10³kg+30×50kg）×10N/kg=7.9×10⁴N，
受力面積：S=4×400cm²=1600cm²=0.16m²，
校車對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{7.9×1{0}^{4}N}{0.16{m}^{2}}$=4.9375×10⁵Pa；
（4）柴油完全燃燒釋放的熱量：
Q=mq=2kg×3.3×10⁷J/kg=6.6×10⁷J，
校車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{1.44×1{0}^{7}J}{6.6×1{0}^{7}J}$×100%≈21.8%；
（5）超載時(shí)汽車質(zhì)量較大，對(duì)地面壓力較大，形成較大壓強(qiáng)容易損壞路面；超載時(shí)質(zhì)量較大，慣性大，汽車遇到緊急情況不容易停下來．
答：（1）校車的行駛速度為48km/h；
（2）這段路程內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)做功的功率為2.4×10⁴W；
（3）校車對(duì)地面的壓強(qiáng)為4.9375×10⁵Pa；
（4）校車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為21.8%；
（5）超載時(shí)質(zhì)量較大，慣性大，汽車遇到緊急情況不容易停下來．

點(diǎn)評(píng) 本題考查的是速度、壓強(qiáng)的計(jì)算、功率的計(jì)算、燃料燃燒放出熱量的計(jì)算和效率的計(jì)算，屬于力學(xué)、熱學(xué)最主要的公式應(yīng)用的考查，有一定的代表性，需要熟練掌握基本公式或規(guī)律．