Question

【題目】我國在南海成功試采的“可燃冰”是天然氣的水合物，天然氣應用廣泛。如圖是用天然氣為燃料的小汽車，總質量為1.5t，車輪與地面的總接觸面積為0.1m2，汽車發(fā)動機的效率為30%，以20m/s的速度在平直公路上勻速直線行駛時受到的阻力為1000N．（天然氣熱值q=3.5×107J/m3，g=10N/kg） 求：

（1）該車靜止時，對水平路面的壓強；

（2）該車行駛時發(fā)動機的輸出功率；

（3）10m3天然氣能使該車以20m/s的速度在該段平直公路上勻速直線行駛的路程是多少？

Answer 1

【答案】（1）1.5×105Pa；（2）20kW；（3）1.05×105m

【解析】 (1)小汽車的總質量：m總＝1.5t＝1500kg，小汽車的總重力：G總＝m總g＝1500kg×10N/kg＝1.5×104N，小汽車靜止時，對水平路面的壓力：F壓＝G＝1.5×104N，受力面積(即車輪與地面的總接觸面積):S＝0.1m2，小汽車靜止時，對水平路面的壓強：p＝＝1.5×105Pa；(2)因為汽車在平直公路上勻速直線行駛，所以汽車受到的阻力和牽引力是一對平衡力，大小相等，汽車受到的牽引力：F＝f＝1000N，該車行駛時發(fā)動機的輸出功率(牽引力的功率):P＝＝Fv＝1000N×20m/s＝20000W＝20kW；(3)10m3天然氣完全燃燒放出的熱量：Q放＝Vq＝10m3×3.5×107J/m3＝3.5×108J，由汽車發(fā)動機的效率η＝＝30%可得牽引力做的有用功：W有用＝30%×Q放＝30%×3.5×108J＝1.05×108J，由W＝Fs得汽車勻速直線行駛的路程：s＝＝1.05×105m。