Question

16．某新型汽车的质量为1500kg，静止时轮胎与地面的总接触面积为0.1m²．某次车型测试中，汽车在一段平直公路上匀速行驶了6km，消耗汽油1kg，若行驶过程中受到的平均阻力是3000N，汽油的热值是4.6×10⁷J/kg，求在此次测试中：
（1）汽车静止时对水平地面的压强是多少？
（2）汽车牵引力做的功是多少？
（3）汽车发动机的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）已知汽车的质量，利用G=mg可求其重力；
静止时汽车对水平地面的压力等于重力，利用p=$\frac{F}{S}$求出汽车对水平地面的压强；
（2）已知汽车匀速行驶时受到的阻力，利用二力平衡得出牵引力大小；又知道汽车通过的路程，再利用W=Fs计算牵引力做的功；
（3）已知汽油的质量和热值，先利用Q_放=mq求出汽油完全燃烧放出的热量；然后利用η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%求出发动机的效率．

解答 解：（1）汽车受到的重力：
G=mg=1500kg×10N/kg=15000N；
则汽车静止时对水平地面的压力：
F=G=15000N，
汽车对水平地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{15000N}{0.1{m}^{2}}$=1.5×10⁵Pa；
（2）因为汽车匀速行驶，
所以汽车受到的牵引力：F_牵=f=3000N，
则汽车牵引力做的功：
W=F_牵s=3000N×6000m=1.8×10⁷J；
（3）汽油完全燃烧放出的热量：
Q_放=m_油q=1kg×4.6×10⁷J/kg=4.6×10⁷J，
汽车发动机的效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.8×1{0}^{7}J}{4.6×1{0}^{7}J}$×100%≈39.1%．
答：（1）汽车静止时对水平地面的压强是1.5×10⁵Pa；
（2）汽车牵引力做的功是1.8×10⁷J；
（3）汽车发动机的效率是39.1%．

点评 本题考查了压力、压强、牵引力、做功、热机效率的计算以及二力平衡条件的应用，虽然涉及的知识点较多，但总体难度不大．