Question

16．2015年6月石家莊的公交車(chē)氣化率已經(jīng)超過(guò)90%，如圖是一輛天然氣公交車(chē)圖片（共6個(gè)輪子），公交車(chē)滿(mǎn)載時(shí)質(zhì)量為9t，每個(gè)輪子跟地面的接觸面積為500cm²．這輛公交車(chē)在某段平直公路上勻速行駛4.5km，用時(shí)5min，消耗天然氣1kg，受到的阻力是5×10³N．（液化天然氣的熱值5×10⁷J/kg，g取10N/kg）求：
（1）公交車(chē)滿(mǎn)載時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）這段路程內(nèi)牽引力做功的功率；
（3）這段路程內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率．

Answer 1

分析 （1）公交車(chē)滿(mǎn)載時(shí)對(duì)地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)G=mg求出其大小，再根據(jù)題意求出受力面積，利用p=$\frac{F}{S}$求出對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）公交車(chē)在某段平直公路上勻速行駛時(shí)，受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，二力的大小相等，根據(jù)W=Fs求出牽引力做的功，利用P=$\frac{W}{t}$求出牽引力做功的功率；
（3）根據(jù)Q=mq求出天然氣完全燃燒釋放的熱量，利用η=$\frac{W}{Q}$×100%求出發(fā)動(dòng)機(jī)的效率．

解答 解：（1）公交車(chē)滿(mǎn)載時(shí)對(duì)地面的壓力：
F=G=mg=9×10³kg×10N/kg=9×10⁴N，
受力面積：
S=6×500cm²=3000cm²=0.3m²，
校車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{9×1{0}^{4}N}{0.3{m}^{2}}$=3×10⁵Pa；
（2）因公交車(chē)在某段平直公路上勻速行駛時(shí)處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，
所以，汽車(chē)的牽引力：
F′=f=5×10³N，
牽引力做的功：
W=F′s=5×10³N×4.5×10³m=2.25×10⁷J，
這段路程內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{2.25×1{0}^{7}J}{5×60s}$=7.5×10⁴W；
（3）天然氣完全燃燒釋放的熱量：
Q=m′q=1kg×5×10⁷J/kg=5×10⁷J，
發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{2.25×1{0}^{7}J}{5×1{0}^{7}J}$×100%=45%．
答：（1）公交車(chē)滿(mǎn)載時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)為3×10⁵Pa；
（2）這段路程內(nèi)牽引力做功的功率為7.5×10⁴W；
（3）這段路程內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為45%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查的是壓強(qiáng)的計(jì)算、功率的計(jì)算、燃料燃燒放出熱量的計(jì)算和效率的計(jì)算，屬于力學(xué)、熱學(xué)最主要的公式應(yīng)用的考查，有一定的代表性，需要熟練掌握基本公式或規(guī)律．