Question

【題目】如圖是青島膠州灣跨海大橋，大橋全長36km，成為世界最長跨海大橋．大橋拉近了黃島開發區與青島核心腹地的距離，改變膠州灣天塹阻隔實現“大青島”發展規劃．該大橋雙向6車道，設計車速80km/h．
（1）作為青島市民的小明，高興之余突然想：如果自己騎自行車走完全程需要多長時間呢？小明測量出了自己自行車后輪的周長為180cm，在平直的公路上測出自行車后輪轉50圈用時30s．請計算：小明如果騎車完成全程需要多少秒？
（2）如果某汽車以72km/h的速度通過大橋，該汽車發動機的功率為60kW．該汽車發動機的能量利用率為25%，請計算該汽車通過該大橋需要消耗汽油的質量？（汽油熱值為4.5×107J/kg）
（3）請用物理學的術語解釋，為什么要對通過公路橋梁的機動車的載重總質量和速度進行限制（分別答出一條即可）．

Answer 1

【答案】
（1）解：運動的路程：

s人=50×180cm=9000cm=90m，

小明騎車的速度：

v人= = =3m/s；

騎車完成全程需要的時間：

t人= = =12000s．

（2）解：汽車通過大橋用的時間是：

t車= = =0.5h；

發動機做的功為：

W發=Pt=60000W×1800s=1.08×108J；

由η= 得汽油放出的熱量是：

W放= = =4.32×108J；

汽油的質量為：

m= = =9.6kg

（3）解：①機動車的質量越大，車的慣性越大，使剎車困難，易造成交通事故的發生，加強交通事故的嚴重性．

②機動車的速度越大，剎車后汽車滑行的距離越遠，易造成交通事故的發生．

③機動車的質量越大，對橋面的壓力越大（壓強越大），容易對橋面造成破壞

【解析】（1）先求出自行車后輪轉50圈運動的距離，然后根據速度公式求出小明騎車的速度，然后根據速度公式求出時間；（2）根據功率求出發動機及做的功，然后根據效率求出熱量，最后求出汽油的質量；（3）從慣性、壓力等角度分析答題．
【考點精析】掌握熱機的概念和效率是解答本題的根本，需要知道熱機：將內能轉化成機械能的機器，統稱為熱機．熱機的效率：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫熱機的效率．熱機的效率是熱機性能的一個重要指標．