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清明节,爸爸开车带着李兵从市区出发沿高速到白云山扫墓,汽车(包括车上的人和物品)质量为1.8×103kg,车轮与地面的总接触面积为0.09m2,当汽车以90km/h的速度在平直路面上

时间:2018-06-15
清明节,爸爸开车带着李兵从市区出发沿高速到白云山扫墓,汽车(包括车上的人和物品)质量为1.8×103kg,车轮与地面的总接触面积为0.09m2,当汽车以90km/h的速度在平直路面上匀速行驶时,汽车发动机牵引力为1000N,热机效率为30%,汽油的热值为4.6×107 J/kg(假设汽油完全燃烧,g取10N/kg).求:
(1) 汽车静止时对路面的压强.
(2) 汽车以90km/h的速度匀速行驶时,牵引力的功率.
(3)若汽车按照这种方式行驶,这次旅行全程往返138km,牵引力做的功是多少?李兵应该提醒爸爸至少要加汽油多少kg?
正确答案:
(1)2×105 Pa(2)2.5×104 W(3)10kg已知汽车的质量,利用G=mg可以得到汽车的重力,也就是对地面的压力;已知对地面的压力和接触面积,利用p=F/S就能计算出汽车对地面的压强;已知汽车行驶的速度和发动机的牵引力,利用P=Fv就能得到牵引力的功率;已知牵引力和行驶的路程,利用W=FS得到牵引力所做的功;已知牵引力所做的功和发动机的效率,利用Q=W/η可以得到汽油放出的热量;最后,已知汽油产生的热量和汽油的热值,利用m= Q/q得到汽油的质量.(1)汽车静止时对路面的压强:
p=F/S=G/S=mg/S=1.8×103kg×10N/kg/0.09m2=2×105Pa;
(2)汽车行驶的速度:
v=90km/h=25m/s,
汽车牵引力的功率:
P=Fv=1000N×25m/s=2.5×104;
(3)汽车牵引力所做的功:
W=Fs=1000N×138×103m=1.38×108J,
行驶过程中需要的热量:
Q=W/η=1.38×108J/30%=4.6×108J,
需要汽油:
m=Q/q=4.6×108J/4.6×107J/kg=10kg.
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