Question

18．如圖是小明家購置的新型能源轎車．假期全家駕車從泰州到上海游玩，愛鉆研的小明不僅收集了如下表所示的相關(guān)數(shù)據(jù)，并且還記錄了轎車在高速公路上勻速行駛90km所用時間為1h．求：
（1）轎車（空載）停放在水平地面時對地面的壓強(qiáng)（g取10N/kg）；
（2）轎車在1h內(nèi)牽引力做功的功率；
（3）已知該轎車所用的天然氣的熱值是8.0×10⁷J/m³，則小明記錄的過程中轎車發(fā)動機(jī)的效率是多少？

轎車質(zhì)量（kg）	1050
車輪與地面接觸總面積（m2）	0.15
泰州到上海距離（km）	300
行車20km消耗天然氣（m3）	1
勻速行駛時牽引力（N）	2000

Answer 1

分析 （1）轎車靜止時對水平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)p=$\frac{F}{S}$求出對地面的壓強(qiáng)；
（2）根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知牽引力，利用速度公式求出1h通過的路程，利用W=Fs求出牽引力做的功，然后利用P=$\frac{W}{t}$求出牽引力做功的功率；
（3）根據(jù)表格數(shù)據(jù)求出從泰州到上海消耗天然氣的體積V，利用Q_放=Vq計算天然氣放出的熱量，再根據(jù)η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$求出轎車發(fā)動機(jī)的效率．

解答 解：（1）轎車對水平地面的壓力：F=G=mg=1050kg×10N/kg=1.05×10⁴N；
轎車對水平地面的壓強(qiáng)：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.05×1{0}^{4}Pa}{0.15{m}^{2}}$=7×10⁴Pa；
（2）根據(jù)v=$\frac{s}{t}$可得，1h通過的路程s=vt=90km/h×1h=90km=9×10⁴m，
轎車牽引力做的功：W=Fs=2000N×9×10⁴m=1.8×10⁸J；
牽引力做功的功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.8×1{0}^{8}J}{3600s}$=5×10⁴W=50kW；
（3）根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，行車20km耗天然氣1m³，
則從泰州到上海消耗天然氣的體積V=$\frac{300}{20}$m³=15m³，
天然氣放出的熱量Q_放=Vq=15m³×8.0×10⁷J/m³=1.2×10⁹J，
轎車的效率η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$=$\frac{1.8×1{0}^{8}J}{1.2×1{0}^{9}J}$=15%．
答：（1）轎車（空載）停放在水平地面時對地面的壓強(qiáng)7×10⁴Pa；
（2）轎車在1h內(nèi)牽引力做功的功率為50kW；
（3）小明記錄的過程中轎車發(fā)動機(jī)的效率是15%．

點(diǎn)評 此題考查了壓強(qiáng)的計算、功和功率的計算、熱機(jī)效率的計算，比較綜合；本題是一道力學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，與實(shí)際生活相聯(lián)系，從數(shù)據(jù)表格中得到相關(guān)信息是本題的關(guān)鍵．