Question

14．一辆汽车在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶了30min．汽车所受阻力为1000N，问：
（1）汽车发动机所做的功为多少焦耳？
（2）汽车发动机的功率是多少瓦特？
（3）如图所示，请你用物理知识解释，为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？

Answer 1

分析 （1）汽车在平直公路上匀速行驶，牵引力等于阻力，利用v=$\frac{s}{t}$可求得行驶路程，再利用W=Fs可求得汽车发动机所做的功；
（2）根据（1）求得的汽车发动机所做的功，利用P=$\frac{W}{t}$可求得汽车发动机的功率；
（3）对机动车的行驶速度进行限制，可用影响动能的因素分析，由于动能与质量和速度有关，对于质量较大的车，允许的速度就比质量较小的车的速度低．

解答 解：（1）由v=$\frac{s}{t}$可得，s=vt=72km/h×$\frac{1}{2}$h=36km=36000m，
因为汽车在平直公路上匀速行驶，牵引力等于阻力，即F=f=1000N，
汽车发动机所做的功W=Fs=1000N×36000m=3.6×10⁷J，
（2）汽车发动机的功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{3.6×1{0}^{7}J}{30×60s}$=2×10⁴W；
（3）动能与质量和速度有关：质量越大，动能越大；速度越大，动能越大；
机动车质量一定，速度越快，动能越大，刹车时制动距离越大，容易出现交通事故，所以要限速行驶； 
惯性与质量有关，质量越大，惯性越大，
大车质量大，在速度相同时，其惯性大、动能也大，所以遇到紧急情况不容易刹车，且发生事故时伤害更严重，在同样的道路上，对质量较小的车，其允许的速度可大些，所以对不同车型设定不一样的最高行驶速度．
答：（1）汽车发动机所做的功为3.6×10⁷J，
（2）汽车发动机的功率是2×10⁴W；
（3）机动车质量一定，速度越快，动能越大，刹车时制动距离越大，容易出现交通事故，所以要限速行驶；
大车质量大，在速度相同时，其惯性大、动能也大，所以遇到紧急情况不容易刹车，且发生事故时伤害更严重．

点评 本题考查了功的计算、功率的计算，影响动能的因素等，要明确质量越大，速度越大，动能就越大．