Question

如图甲所示为刹车摩擦过热引发轮胎自燃的事故。如图乙所示的制动鼓是刹车系统的核心。刹车时，靠刹车蹄片与制动鼓内壁摩擦来停止车轮的旋转，摩擦距离为车行驶距离的0.35倍。载重货车连同货物一起的总质量m=1.5×10⁴ kg，且有12个轮子承重，每个轮胎与地面的接触面积为0.5 m²。在车辆行驶中某一制动鼓突然发生故障，致使刹车蹄片与制动鼓内壁产生大小为4×10⁴ N的摩擦力，上述故障中摩擦做功90%转化成内能，且有5%被质量为65kg的轮胎吸收。【已知轮胎初温为47℃，轮胎比热容c＝2.1×10³J/(kg•℃）】

                 甲                                                     乙

                     第23题图

（1）求该货车在水平路面上行驶时对地面的压强多大；

（2）故障中若司机未发觉仍继续行驶60 km。求摩擦所做的功；

（3）求故障中轮胎末温是多少？

Answer 1

【思路分析】

求解	题干信息	所用公式
（1）货车在水平路面上行驶时对地面的压强	总质量m=1.5×104 kg，每个轮胎与地面的接触面积为0.5 m2，轮子的个数为12	G=mg
（2）摩擦所做的功	摩擦力的大小为f=4×104 N 车行驶距离为60km 摩擦距离为车行驶距离的0.35倍
（3）轮胎末温	由（2）求出摩擦所做的功W 摩擦做功90%转化成内能，且有5%被质量为65kg的轮胎吸收 已知轮胎初温为47℃，轮胎比热容c＝2.1×103J/(kg•℃）	Ｑ＝Ｗη     Q=cm（t-t0）

解：(1)货车在水平路面上行驶时对地面的压强

         ……………（1分）

    (2) 摩擦所做的功:W=fs=4×10⁴ N×0.35×60 km=8.4×10⁸J……………………………（1分）

(3) 轮胎吸收的热量：Ｑ＝Ｗη＝8.4×10⁸ J×90%×5%＝3.78×10⁷J…………………（1分）

由公式Q=cm（t-t₀）………………………（1分）

可得：

轮胎末温t=+t₀＝+47 ℃=324 ℃…………………………（1分）