Question

【題目】如圖是一種新型四座環保氫燃料汽車，其發動機把氫燃燒產生的內能轉化為機械能，再通過傳動機械驅動汽車行駛．發動機內氫燃燒后，排出物是純凈的水和一點點熱量，因此非常環保．若輪子的著地總面積為0.4m2，車自身質量1200kg，車子最大時速為180km/h，加注一次燃料最多可以行駛1000km，汽車行駛時受到的阻力為其重力的0.08倍（每人的質量為50kg，g=10N/Kg）求：

（1）載四人后車靜止時對地面的壓強多大？

（2）載四人以最快速度行駛，牽引力的功率為多少？

（3）若該行駛過程中發動機的效率是50%，最多一次可加注氫氣的質量為多少千克？（氫氣的熱值1.4×108J/kg）

Answer 1

【答案】（1）3.5×104Pa （2）56000W （3）16kg

【解析】（1）車與人的總質量：
m=m車+4m人=1200kg+4×50kg=1400kg，
車對水平地面的壓力：
F壓=G=mg=1400kg×10N/kg=14000N，
車載人后對地面的壓強： ；
（2）車做運動直線運動，由平衡條件得：
車的牽引力：F牽=阻=0.08G=0.08×14000N=1120N，
車子最大時速為180km/h=50m/s

牽引力做功功率：
P=Fv=1120N×50m/s =56000W；
（3）∵，

車子最大時速為180km/h，加注一次燃料最多可以行駛1000km，做功W=Fs=1120N×1×106m=1.12×109J

∴氫氣完全燃燒釋放的熱量： ，
∵Q=qm，
∴氫氣的質量： ．
答：（1）載兩人后車靜止時對地面的壓強為3.5×104Pa；
（2）牽引力做功功率：56000W；
（3）燃燒氫氣的質量為16kg．