Question

6．一輛氫氣動力試驗汽車的質量為1.5×10³kg，10min內汽車在平直路面上勻速行駛了1.2×10⁴m，消耗了0.15kg的氫氣．此過程汽車發(fā)動機產生的牽引力為1.0×10³N，汽車輪胎與地面接觸的總面積為10dm²（氫氣的熱值取1.4×10⁸J/kg，g取10N/kg）．求：
（1）行駛前汽車對地面的壓強；
（2）牽引力做功的功率；
（3）汽車發(fā)動機的效率．

Answer 1

分析 （1）行駛前汽車對地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)F=G=mg求出其大小，又知道汽車輪胎與地面接觸的總面積，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出汽車對地面的壓強；
（2）知道牽引力的大小和行駛的距離，根據(jù)W=Fs求出牽引力做的功，再根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出牽引力的功率；
（3）根據(jù)Q_放=mq求出消耗氫氣完全燃燒釋放的熱量，根據(jù)η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%求出汽車發(fā)動機的效率．

解答 解：（1）行駛前汽車對地面的壓力：
F=G=mg=1.5×10³kg×10N/kg=1.5×10⁴N，
汽車對地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.5×1{0}^{4}N}{10×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=1.5×10⁵Pa；
（2）牽引力做的功：
W=F′s=1.0×10³N×1.2×10⁴m=1.2×10⁷J，
牽引力的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.2×1{0}^{7}J}{10×60s}$=2×10⁴W；     
（3）0.15kg氫氣完全燃燒釋放的熱量：
Q_放=m′q=0.15kg×1.4×10⁸J/kg=2.1×10⁷J，
汽車發(fā)動機的效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.2×1{0}^{7}J}{2.1×1{0}^{7}J}$×100%≈57.1%．
答：（1）行駛前汽車對地面的壓強為1.5×10⁵Pa；
（2）牽引力做功的功率為2×10⁴W；
（3）汽車發(fā)動機的效率為57.1%．

點評 本題考查了重力公式、壓強公式、做功公式、燃料完全燃燒釋放熱量公式、效率公式的應用，關鍵是知道水平面上物體的壓力和自身的重力相等．