今年清明節,爸爸開車帶著李兵從市區出發沿高速到蒙山掃墓,汽車(包括車上的人和物品)質量為1.8×103kg,車輪與地面的總接觸面積為0.09m2,當汽車以90km/h的速度在平直路面上勻速行駛時,汽車發動機牽引力為1000N,熱機效率為30%,汽油的熱值為4.6×107 J/kg(假設汽油完全燃燒,g取10N/kg).求:
(1)汽車靜止時對路面的壓強.
(2)汽車以90km/h的速度勻速行駛時,牽引力的功率.
(3)若汽車按照這種方式行駛,這次旅行全程往返138km,牽引力做的功是多少?李兵應該提醒爸爸至少要加汽油多少kg?
解:(1)汽車靜止時對路面的壓強:
p=====2×105Pa;
(2)汽車行駛的速度:
v=90km/h=25m/s,
汽車牽引力的功率:
P=Fv=1000N×25m/s=2.5×104W;
(3)汽車牽引力所做的功:
W=Fs=1000N×138×103m=1.38×108J,
行駛過程中需要的熱量:
Q===4.6×108J,
需要汽油:
m===10kg.
答:(1)汽車靜止時對路面的壓強2×105Pa;
(2)汽車牽引力的功率為2.5×104W;
(3)需要至少加10kg汽油.
(1)已知汽車的質量,利用G=mg可以得到汽車的重力,也就是對地面的壓力;已知對地面的壓力和接觸面積,利用p=就能計算出汽車對地面的壓強.
(2)已知汽車行駛的速度和發動機的牽引力,利用P=Fv就能得到牽引力的功率.
(3)已知牽引力和行駛的路程,利用W=FS得到牽引力所做的功;已知牽引力所做的功和發動機的效率,利用Q=可以得到汽油放出的熱量;最后,已知汽油產生的熱量和汽油的熱值,利用m=得到汽油的質量.
點評:本題考查壓強公式、功率及功的公式及燃料的熱值,要求能熟練應用公式并注意單位的換算.