Question

【题目】如图是青岛胶州湾跨海大桥，大桥全长36km，成为世界最长跨海大桥．大桥拉近了黄岛开发区与青岛核心腹地的距离，改变胶州湾天堑阻隔实现“大青岛”发展规划．该大桥双向6车道，设计车速80km/h．
（1）作为青岛市民的小明，高兴之余突然想：如果自己骑自行车走完全程需要多长时间呢？小明测量出了自己自行车后轮的周长为180cm，在平直的公路上测出自行车后轮转50圈用时30s．请计算：小明如果骑车完成全程需要多少秒？
（2）如果某汽车以72km/h的速度通过大桥，该汽车发动机的功率为60kW．该汽车发动机的能量利用率为25%，请计算该汽车通过该大桥需要消耗汽油的质量？（汽油热值为4.5×107J/kg）
（3）请用物理学的术语解释，为什么要对通过公路桥梁的机动车的载重总质量和速度进行限制（分别答出一条即可）．

Answer 1

【答案】
（1）解：运动的路程：

s人=50×180cm=9000cm=90m，

小明骑车的速度：

v人= = =3m/s；

骑车完成全程需要的时间：

t人= = =12000s．

（2）解：汽车通过大桥用的时间是：

t车= = =0.5h；

发动机做的功为：

W发=Pt=60000W×1800s=1.08×108J；

由η= 得汽油放出的热量是：

W放= = =4.32×108J；

汽油的质量为：

m= = =9.6kg

（3）解：①机动车的质量越大，车的惯性越大，使刹车困难，易造成交通事故的发生，加强交通事故的严重性．

②机动车的速度越大，刹车后汽车滑行的距离越远，易造成交通事故的发生．

③机动车的质量越大，对桥面的压力越大（压强越大），容易对桥面造成破坏

【解析】（1）先求出自行车后轮转50圈运动的距离，然后根据速度公式求出小明骑车的速度，然后根据速度公式求出时间；（2）根据功率求出发动机及做的功，然后根据效率求出热量，最后求出汽油的质量；（3）从惯性、压力等角度分析答题．
【考点精析】掌握热机的概念和效率是解答本题的根本，需要知道热机：将内能转化成机械能的机器，统称为热机．热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫热机的效率．热机的效率是热机性能的一个重要指标．