Question

9．為解決家長送孩子上學(xué)，放學(xué)的問題，越來越多的學(xué)校配備了校車，某校裝備的專用校車（柴油車）的部分技術(shù)參數(shù)如表所示．已知校車在正常情況下，以54km/h的速度在水平路面上勻速行駛20min就可以把該校學(xué)生從接送點送到學(xué)校．校車在勻速行速過程中受到的阻力為3000N．（g=10Nkg）．
（1）若每個輪胎與地面的接觸面積為0.05m²，則該校車空載靜止在水平地面上時對地面的壓強是多大？
（2）在正常情況下，從接送點到學(xué)校校車牽引力做的功是多少？功率是多少？
（3）從接送點到學(xué)校，校車的最低效率是多少？（柴油的密度為0.85×10³kg/m³．熱值為3.3×10⁷J/kg）

車輛規(guī)格尺寸（mm）	9870×2430×3010
整車裝備質(zhì)量（kg）	5400
標(biāo)準(zhǔn)座位數(shù)（個）	50
經(jīng)濟油耗/百公里（L）	≤16.9
配備輪胎數(shù)（個）	7（含備用胎1個）
設(shè)計最高時速（km/h）	80

Answer 1

分析 （1）校車對水平地面的壓力等于其重力，由壓強公式可以求出壓強．
（2）根據(jù)s=vt求出汽車行駛的路程；
由平衡條件求出牽引力，然后由功的計算公式求出牽引力的功；
（3）根據(jù)Q=mq計算出從家到學(xué)校所消耗的油完全燃燒放出的熱量，根據(jù)η=$\frac{W}{Q}$計算出效率．

解答 解：（1）車空載靜止在水平地面上時對地面的壓力：
F=G=mg=5400kg×10N/kg=54000N；
該校車空載靜止在水平地面上時對地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{54000N}{0.05{m}^{2}×（7-1）}$=1.8×10⁵Pa；
（2）由v=$\frac{s}{t}$得，汽車行駛的路程：
s=vt=54km/h×$\frac{20}{60}$h=18km=18000m；
校車勻速行駛，則F=f=3000N；
則牽引力做的功：
W=Fs=3000N×18000m=5.4×10⁷J；
功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{5.4×1{0}^{7}J}{20×60s}$=4.5×10⁴W；
（3）汽車的最高耗油量V=$\frac{16.9L}{100×1{0}^{3}m}$×18000m=3.042L=3.042×10^-3m³；
由ρ=$\frac{m}{V}$可知，汽油的質(zhì)量：
m=ρV=0.85×10³kg/m³×3.042×10^-3m³=2.5857kg；
柴油完全燃燒放出的熱量：
Q=mq=2.5857kg×4.6×10⁷J/kg=1.189422×10⁸J；
η=$\frac{{W}_{有用}}{Q}$×100%=$\frac{5.4×1{0}^{7}J}{1.189422×1{0}^{8}J}$×100%≈45.4%．
答：（1）該校車空載靜止在水平地面上時對地面的壓強是1.8×10⁵Pa；
（2）在正常情況下，從接送點到學(xué)校校車牽引力做的功是5.4×10⁷J；功率是4.5×10⁴W；
（3）從接送點到學(xué)校，校車的最低效率是45.4%．

點評 本題綜合考查了壓力、壓強、功、功率、效率的計算，同時還涉及到了重力公式、密度公式、燃料燃燒放熱公式的應(yīng)用，綜合性較強，要細心審題，搞清各個量之間的關(guān)系．