Question

10．未來(lái)的廣元將是全國(guó)綠色生態(tài)康養(yǎng)城市之一，提倡大家低碳出行，電動(dòng)汽車比燃油汽車低碳環(huán)保并且能源利用率高，是今后交通工具的發(fā)展方向．某款新型家用四輪電動(dòng)汽車質(zhì)量為0.6t，每個(gè)輪胎與地面接觸面積為20cm²，汽車蓄電池提供電壓150V，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)電流為10A，使汽車獲得240N的牽引力，保證汽車以18km/h的速度在水平路面上勻速行駛，g取10N/kg，求：
（1）汽車靜止時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）汽車勻速行駛5min克服摩擦阻力所做的功；
（3）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率．

Answer 1

分析 （1）靜止在水平面上的物體，其對(duì)水平面的壓力大小等于物體的重力，由p=$\frac{F}{S}$解題；
（2）勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，其所受的阻力與牽引力為一對(duì)平衡力，由W=Fs求解；
（3）用電器正常工作時(shí)，由W=Pt求出所消耗的電能，由η=$\frac{W}{{W}_{總}(cāng)}$×%解題．

解答 解：（1）汽車靜止時(shí)對(duì)地面的壓力：F_壓=G=mg=0.6×10³kg×10N/kg=6000N，
汽車靜止時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{6000N}{4×20×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=7.5×10⁵Pa；
（2）汽車在水平路面上勻速行駛，所受的阻力：f=F_牽=240N，
汽車勻速行駛5min克服摩擦阻力所做的功：W=fs=fvt=240N×$\frac{18}{3.6}$m/s×5×60s=3.6×10⁵J；
（3）電動(dòng)機(jī)正常5min消耗的電能：W_總=UIt=150V×10A×5×60s=450000J，
由η=$\frac{W}{{W}_{總}(cāng)}$×100%可得：由η=$\frac{W}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{3.6×1{0}^{5}J}{450000J}$×%=80%．
答：（1）汽車靜止時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)為7.5×10⁵Pa；
（2）汽車勻速行駛5min克服摩擦阻力所做的功為3.6×10⁵J；
（3）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為80%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查壓強(qiáng)、功、效率的計(jì)算，要理解壓力與重力的關(guān)系，掌握勻速運(yùn)動(dòng)的汽車，所受的阻力與牽引力相等．