Question

20．一輛氫氣動力試驗汽車的質(zhì)量為1.5×10³kg，10min內(nèi)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(chǎn)生的牽引力為1.0×10³N，行駛時汽車輪胎與地面接觸的總面積為0.1m²（氫氣的熱值取1.4×10⁸J/kg，g取10N/kg）．求：
  （1）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）汽車對水平地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)F=G=mg求出其大小，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出對水平地面的壓強；
（2）知道汽車行駛的牽引力和行駛的路程，根據(jù)W=F_牽s求出牽引力做功，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$計算牽引力做功的功率；
（3）根據(jù)Q_放=mq求出氫氣完全燃燒放出的熱量，根據(jù)η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$求出汽車發(fā)動機的效率．

解答 解：（1）汽車對水平地面的壓力：
F=G=mg=1.5×10³kg×10N/kg=1.5×10⁴N，
對水平地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.5×1{0}^{4}N}{0.1{m}^{2}}$=1.5×10⁵Pa；
（2）牽引力所做的功：
W=F_牽s=1.0×10³N×1.2×10⁴m=1.2×10⁷J；
牽引力做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.2×1{0}^{7}J}{10×60s}$=2×10⁴W；
（3）氫氣完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq=0.15kg×1.4×10⁸J/kg=2.1×10⁷J，
汽車發(fā)動機的效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$=$\frac{1.2×1{0}^{7}J}{2.1×1{0}^{7}J}$×100%≈57.1%．
答：（1）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 此題主要考查了重力、壓強、功、功率、熱值、效率計算公式的計算，知識點較多，綜合性較強．