Question

我國(guó)上海自主研發(fā)了一種氫燃料汽車，它使用氫代替汽油．在一次測(cè)試中，汽車在水平路面受到2400N的水平牽引力，5min內(nèi)勻速直線行駛了9000m，若在此過(guò)程中完全燃燒了11.5kg氫，則：（燃料燃燒放出熱量的公式：Q=mq，q為熱值）
（1）如果用汽油做燃料，需完全燃燒多少汽油？
（2）汽車受到水平方向的阻力是多少？
（3）汽車在這段時(shí)間內(nèi)行駛的速度是多少？
（4）汽車牽引力所做的功和功率是多少？

燃料	熱值	燃料	熱值
柴油	3.3×107J/kg	氫	1.4×108J/kg
汽油	4.6×107J/kg	酒精	3.0×107J/kg

Answer 1

解：由題意知：汽車牽引力F=2400N，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=5min=300s，汽車的路程s=9000m．
（1）11.5kg氫完全燃燒放出的熱量：
Q_放=m_氫q_氫=11.5kg×1.4×10⁸J/kg=1.61×10⁹J，
產(chǎn)生這些熱量需要汽油的質(zhì)量：
m_汽油===35kg；
（2）∵汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，它受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，
∴f=F=2400N．
（3）汽車行駛的速度v
===30m/s=30×3.6km/h=108km/h；
汽車牽引力所做的功：
（4）W=Fs=2400N×9000m=2.16×10⁷J，
汽車牽引力做功功率：
P===7.2×10⁴W
答：（1）如果用汽油做燃料，需完全燃燒35kg汽油；
（2）汽車受到水平方向的阻力是2400N；
（3）汽車在這段時(shí)間內(nèi)行駛的速度是108km/h；
（4）汽車牽引力所做的功和功率分別是2.16×10⁷J、7.2×10⁴W．
分析：（1）知道氫氣的熱值和質(zhì)量，可求11.5kg氫完全燃燒放出的熱量，又知道汽油的熱值，再利用Q_放=mq求產(chǎn)生這些熱量需要多少汽油；
（2）知道汽車處于勻速直線運(yùn)動(dòng)（平衡狀態(tài)），汽車受平衡力，據(jù)此求阻力大小；
（3）知道路程和時(shí)間，利用速度公式求汽車的速度；
（4）知道牽引力的大小、行駛的距離和時(shí)間，利用W=Fs和P=求汽車牽引力所做的功和功率．
點(diǎn)評(píng)：本題為力學(xué)綜合題，考查了學(xué)生對(duì)燃料完全燃燒放熱公式、速度公式、二力平衡條件、功的公式、功率公式的了解與掌握，雖然知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，但都屬于基礎(chǔ)，難度不大！