Question

如圖是一種新型兩座環(huán)保氫燃料汽車，其發(fā)動機把氫燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，再通過傳動機械驅(qū)動汽車行駛．發(fā)動機內(nèi)氫燃燒后，排出物是純凈的水和一點點熱量，因此非常環(huán)保．若輪子的著地總面積為0.1m²，車自身質(zhì)量400kg，車內(nèi)載兩人以72km/h的速度在水平地面上勻速行駛180km．（每人的質(zhì)量為50kg，g=10N/Kg）
求：
（1）載兩人后車靜止時對地面的壓強多大？
（2）在行駛途中受到的阻力為其重力的0.05倍，則牽引力所做的功為多少？
（3）若該行駛過程中發(fā)動機的效率是50%，則燃燒氫氣的質(zhì)量為多少？（氫氣的熱值1.4×10⁸J/kg）

Answer 1

分析：（1）車對水平地面的壓力等于它的重力，由壓強公式可以求出車對地面的壓強．
（2）由平衡條件求出車的牽引力，然后由功的計算公式求出牽引力做的功．
（3）求出氫氣完全燃燒釋放的熱量，然后由熱公式的變形公式求出需要氫氣的質(zhì)量．

解答：解：（1）車與人的總質(zhì)量：
m=m_車+2m_人=400kg+20×50kg=500kg，
車對水平地面的壓力：
F_壓=G=mg=500kg×10N/kg=5000N，
車載人后對地面的壓強：
P_壓=

F壓

S

=

5000N

0.1m2

=5×10⁴Pa；
（2）車做運動直線運動，由平衡條件得：
車的牽引力：F_牽=?_阻=0.05G=0.05×5000N=250N，
牽引力做功：
W=Fs=250N×1.8×10⁵m=4.5×10⁷J；
（3）∵η=

W

Q

，
∴氫氣完全燃燒釋放的熱量：
Q=

W

η

=

4.5×107J

50%

=9×10⁷J，
∵Q=qm，
∴氫氣的質(zhì)量：
m_氫=

Q

q

=

9×107J

1.4×108J/kg

=0.64kg．
答：（1）載兩人后車靜止時對地面的壓強為5×10⁴Pa；
（2）牽引力所做的功為4.5×10⁶J；
（3）燃燒氫氣的質(zhì)量為0.64kg．

點評：本題考查了求壓強、牽引力的功、氫氣的質(zhì)量，應(yīng)用壓強公式、功的計算公式、熱值公式即可正確解題．