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7.氢能被视为未来的理想清洁能源,若一辆小汽车发动机使用氢能源来工作,在平直公路上以30m/s的速度匀速行驶720km,行驶时受到的阻力为8.4×102N,消耗氢的质量7.2kg.(q=1.4×108J/kg)
求:(1)行驶所用时间;
(2)牵引力做功;
(3)汽车发动机的效率.

分析 (1)知道小汽车行驶的速度和路程,根据v=$\frac{s}{t}$求出行驶所用时间;
(2)小汽车在平直的公路上匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,根据w=Fs求出牵引力做的功;
(3)知道消耗氢气的质量和热值,根据Q=mq求出氢气完全燃烧释放的热量,根据η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%求出汽车发动机的效率.

解答 解:(1)由v=$\frac{s}{t}$可得,行驶所用时间:
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{720×1{0}^{3}m}{30m/s}$=2.4×104s=400min;
(2)因小汽车在平直的公路上匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,
所以,牵引力:F=f=8.4×102N,
牵引力做的功:
W=Fs=8.4×102N×720×103m=6.048×108J;
(3)氢气完全燃烧释放的热量:
Q=mq=7.2kg×1.4×108J/kg=1.008×109J,
汽车发动机的效率:
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{6.048×1{0}^{8}J}{1.008×1{0}^{9}J}$×100%=60%.
答:(1)行驶所用时间为400min;
(2)牵引力做功为6.048×108J;
(3)汽车发动机的效率为60%.

点评 本题考查了速度公式、做功公式、燃料完全燃烧释放热量公式、效率公式以及二力平衡条件的应用,计算过程要注意单位的换算.

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