Question

【題目】一輛氫氣動力試驗汽車的質量為1.5×103kg，10min內汽車在平直路面上勻速行駛了1.2×104m，消耗了0.15kg的氫氣．此過程汽車發動機產生的牽引力為1.0×103N，汽車輪胎與地面接觸的總面積為10dm2（氫氣的熱值取1.4×108J/kg，g取10N/kg）．求：
（1）行駛前汽車對地面的壓強；
（2）牽引力做功的功率；
（3）汽車發動機的效率．

Answer 1

【答案】
（1）解：行駛前汽車對地面的壓力：

F=G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N，

汽車對地面的壓強：

p= = =1.5×105Pa；

答：行駛前汽車對地面的壓強為1.5×105Pa；

（2）解：牽引力做的功：

W=F′s=1.0×103N×1.2×104m=1.2×107J，

牽引力的功率：

P= = =2×104W；

答：牽引力做功的功率為2×104W；

（3）解：0.15kg氫氣完全燃燒釋放的熱量：

Q放=m′q=0.15kg×1.4×108J/kg=2.1×107J，

汽車發動機的效率：

η= ×100%= ×100%≈57.1%．

答：汽車發動機的效率為57.1%．

【解析】（1）行駛前汽車對地面的壓力和自身的重力相等，根據F=G=mg求出其大小，又知道汽車輪胎與地面接觸的總面積，根據p= 求出汽車對地面的壓強；（2）知道牽引力的大小和行駛的距離，根據W=Fs求出牽引力做的功，再根據P= 求出牽引力的功率；（3）根據Q放=mq求出消耗氫氣完全燃燒釋放的熱量，根據η= ×100%求出汽車發動機的效率．