Question

5．如圖所示是我市部分中小學(xué)投入使用的新型安全校車，這種校車的性能完全符合校車12項(xiàng)安全標(biāo)準(zhǔn)．已知總重為1.2×10⁴N，四個(gè)輪胎與地面接觸的總面積為0.12m²，該車在平直公路上勻速行駛1h，消耗汽油10L，汽油完全燃燒放出的熱量有30%轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．（汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg，密度為0.7×10³kg/m³，g=10N/kg）求：
（1）該車靜止在水平路面上時(shí)，對(duì)路面的壓強(qiáng)是多少？
（2）10L汽油完全燃燒放出的熱量是多少？
（3）這段時(shí)間內(nèi)該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是多少kW？（功率的計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位）

Answer 1

分析 （1）該車靜止在水平路面上時(shí)對(duì)地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出對(duì)路面的壓強(qiáng)；
（2）知道汽油的體積和密度，根據(jù)m=ρV求出質(zhì)量，利用Q=mq求出完全燃燒放出的熱量；
（3）根據(jù)“汽油完全燃燒放出的熱量有30%轉(zhuǎn)化為機(jī)械能”求出有用能量（發(fā)動(dòng)機(jī)做的功），再利用功率公式求汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率．

解答 解：（1）該車靜止在水平路面上時(shí)，對(duì)路面的壓力：
F=G=1.2×10⁴N，
汽車對(duì)路面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.2×1{0}^{4}N}{0.12{m}^{2}}$=1×10⁵Pa；
（2）汽油的體積：
V=10L=10dm³=0.01m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，汽油的質(zhì)量：
m=ρV=0.7×10³kg/m³×0.01m³=7kg，
汽油完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq=7kg×4.6×10⁷J/kg=3.22×10⁸J；
（3）由η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%可得，發(fā)動(dòng)機(jī)做的有用功：
W=Q_放×30%=3.22×10⁸J×30%=9.66×10⁷J，
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{9.66×1{0}^{7}J}{3600s}$≈2.68×10⁴W=26.8kW．
答：（1）該車靜止在水平路面上時(shí)，對(duì)路面的壓強(qiáng)是1×10⁵Pa；
（2）10L汽油完全燃燒放出的熱量是3.22×10⁸J；
（3）這段時(shí)間內(nèi)該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是26.8kW．

點(diǎn)評(píng) 本題是力學(xué)和熱學(xué)的綜合題，考查了學(xué)生對(duì)密度公式、壓強(qiáng)公式、燃料完全燃燒放熱公式、功率公式、效率公式的掌握和運(yùn)用，利用所學(xué)知識(shí)，計(jì)算解決實(shí)際問題，學(xué)以致用．