Question

有一種新型環(huán)保汽車以氫氣為燃料，發(fā)動機(jī)內(nèi)氫燃燒后，只會排出水蒸氣而無其他廢氣，因此不會污染環(huán)境．有一輛氫氣燃料汽車重為6t，輪子的著地總面積為0.1m²，以72km/h的速度在水平面上勻速行駛180km．求
（1）它走這段距離用了多長時間？
（2）在這行駛途中它受到的阻力是重力的0.05倍，則它所受的牽引力多大？（g=10N/kg）
（3）車對地面的壓強(qiáng)是多少？
（4）發(fā)動機(jī)把氫燃料產(chǎn)生的內(nèi)能變?yōu)闄C(jī)械能，再通過傳動機(jī)械驅(qū)動汽車行駛．若這個過程中發(fā)動機(jī)的效率是50%，則燃燒氫氣要放出多少的熱量？

Answer 1

分析：（1）已知路程s與車的速度v，由t=

s

v

可求出運(yùn)動時間．
（2）車在水平方向受牽引力與阻力作用而做勻速直線運(yùn)動，處于平衡狀態(tài)，求出阻力，然后由平衡條件求出車的牽引力．
（3）求出車對地面的壓力，由壓強(qiáng)公式可求出車對地面的壓強(qiáng)．
（4）先求出發(fā)動機(jī)做的有用功，由效率公式的變形公式求出氫燃燒放出的熱量．

解答：解：（1）汽車行駛的時間t=

s

v

=

180km

72km/h

=2.5h．
（2）汽車受到的重力G=mg=6×10³kg×10N/kg=6×10⁴N；
車受到的阻力f=0.05G=0.05×6×10⁴N=3×10³N；
汽車在水平方向上受牽引力F與阻力f作用而做勻速直線運(yùn)動，
處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得：F=f=3×10³N．
（3）車在水平面上運(yùn)動時對地面的壓力F_壓=G=6×10⁴N；
對地面的壓強(qiáng)P=

F壓

S

=

6×104N

0.1m2

=6×10⁵Pa．
（4）汽車行駛時做的有用功W_有=Fs=3×10³N×180×10³m=5.4×10⁸J，
氫氣放出的熱量Q_放=

W有

η

=

5.4×108J

50%

=1.08×10⁹J．
答：（1）走這段距離用了2.5h．
（2）它所受的牽引力是3×10³N．
（3）車對地面的壓強(qiáng)是6×10⁵Pa．
（4）燃燒氫氣要放出的熱量是1.08×10⁹J．

點(diǎn)評：本題考查了求車的運(yùn)動時間、求牽引力、求壓強(qiáng)、求氫氣燃燒放出的熱量，是一道基礎(chǔ)題，熟練掌握并靈活應(yīng)用速度公式的變形公式、平衡條件、壓強(qiáng)公式、效率公式，是解題的關(guān)鍵．