Question

7．隨著經(jīng)濟水平的不斷提高，小汽車越來越大地走進了我市普通百姓人家，下面是小明同學(xué)家的小汽車的有關(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，對地面的壓強是多大？
（3）假若小汽車發(fā)動機的效率為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4.6×10⁷J/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=$\frac{F}{S}$可求壓強．
（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=$\frac{W}{Q}$求出完全燃燒汽油放出熱量，最后用Q_放=mq可求出此過程中小汽車消耗的汽油．

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p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.5×1{0}^{4}N}{0.1{m}^{2}}$=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
因為小汽車發(fā)動機的效率η=30%，
根據(jù)η=$\frac{W}{Q}$得：
Q_放=$\frac{W}{η}$=$\frac{9×1{0}^{7}J}{30%}$=3×10⁸J，
所以，需要消耗的汽油m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{3×1{0}^{8}J}{4.6×1{0}^{7}J/kg}$≈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，對地面的壓強是1.5×10⁵Pa．
（3）此過程中小汽車消耗的汽油是6.52kg．

點評 本題通過實際應(yīng)用情況，考查了壓強的計算、熱量計算、功的計算、機械效率的計算及其提高機械效率的方法．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，物體做勻速運動時牽引力等于阻力．