Question

8．蘇州金龍最新研制的海格KLQ6118GQ氫燃燒電池公交車是以氫氣為燃料的客車巴士，裝備有輸出功率為75kW燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)，若氫燃料電池的效率為60%，該車以最高車速75km/h大約可持續(xù)行程300km．（q_氫=1.4×10⁸J/m³，ρ=0.09kg/m³）
（1）該車以最高車速行駛時，發(fā)動機的牽引力為多少？
（2）以最高車速行駛，每小時發(fā)動機要消耗多少千克的燃料？
（3）說說該車與普通汽車相比有哪些優(yōu)點？（答出一點即可）

Answer 1

分析 （1）當汽車勻速行駛時，有P=Fv=F_阻v，根據(jù)輸出功率求出阻力的大小，且牽引力與阻力四一對平衡力；
（2）知道發(fā)動機效率先求出燃料燃燒后需要放出的能量，然后根據(jù)m=$\frac{Q}{q}$求消耗的燃料；
（3）從節(jié)能環(huán)保的角度去分析即可．

解答 解：（1）客車以ν₁=75km/h≈20.8m/s勻速行駛時，客車受到的阻力等于牽引力，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=F_fv得，
客車的牽引力：F_牽引=F_f=$\frac{P}{v}$=$\frac{75×1{0}^{3}W}{20.8m/s}$=3.6×10³N；
（2）由v=$\frac{s}{t}$得，客車每小時行駛路程：s=vt=75km/h×1h=75km=7.5×10⁴m，
一小時牽引力所做的功：
W=Fs=3.6×10³N×7.5×10⁴m=2.7×10⁸J；
由η=$\frac{W}{Q}$得，
氫氣燃燒需放出熱量：Q=$\frac{W}{η}$=$\frac{2.7×1{0}^{8}J}{60%}$=4.5×10⁸J，
由Q=Vq得：
所需氫氣體積：V=$\frac{Q}{q}$=$\frac{4.5×1{0}^{8}J}{1.4×1{0}^{8}J/{m}^{3}}$≈3.21m³；
由ρ=$\frac{m}{V}$得，氫氣的質(zhì)量：m=ρV=0.09kg/m³×3.21m³≈0.29kg；
（3）氫氣與汽油相比更為純凈，燃燒產(chǎn)物主要是水，所以更清潔、環(huán)保，污染�。�
答：（1）該車以最高車速行駛時，發(fā)動機的牽引力為3.6×10³N；
（2）以最高車速行駛，每小時發(fā)動機要消耗0.29千克的氫氣；
（3）該車與普通汽車相比污染�。�

點評 本題考查了學(xué)生對功率、熱量和效率的握和運用，用所學(xué)知識分析解決身邊的問題，有意義！計算時注意單位統(tǒng)一．