Question

9．目前我市已有部分校車投入使用，如圖為某學(xué)校校車，其總質(zhì)量為6.4t，車輪跟地面接觸的總面積為1600cm²，這輛校車在某段平直公路上勻速行駛8km用時(shí)10min，消耗柴油2L，受到的阻力是1.8×10³N，（柴油熱值3.3×10⁷J/kg，柴油的密度0.85×10³kg/m³，）求：
（1）校車對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）這段路程內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)做功的功率；
（3）這段路程內(nèi)柴油機(jī)的效率．

Answer 1

分析 （1）校車對(duì)地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)G=mg求出其大小，再根據(jù)題意求出受力面積，利用p=$\frac{F}{S}$求出對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）校車在某段平直公路上勻速行駛時(shí)，受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，二力的大小相等，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=$\frac{fs}{t}$求出發(fā)動(dòng)機(jī)做功的功率；
（3）先根據(jù)密度的變形公式求出柴油的質(zhì)量，然后根據(jù)Q=mq求出柴油完全燃燒釋放的熱量，再利用η=$\frac{W}{Q}$即可求出柴油機(jī)的效率．

解答 解：（1）校車輪胎與地面的接觸面積：S=1600cm²=0.16m²
校車對(duì)水平地面的壓力：F_壓=G=mg=6400kg×10N/kg=64000N
校車對(duì)地面的壓強(qiáng)為：p=$\frac{{F}_{壓}}{S}$=$\frac{64000N}{0.16{m}^{2}}$=4×10⁵Pa．
（2）因?yàn)樾＼囋谄街惫�路上勻速運(yùn)動(dòng)，所以F=f；
發(fā)動(dòng)機(jī)做的功：W=Fs=1.8×10³N×8000m=1.24×10⁷J
校車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.24×1{0}^{7}J}{10×60s}$=2.4×10⁴W=240kW；
（3）由ρ=$\frac{m}{V}$可知，柴油的質(zhì)量：
m=ρV=0.85×10³kg/m³×2×10^-3m³=2kg；
柴油完全燃燒放出的熱量：
Q=qm=3.3×10⁷J/kg×2kg=6.6×10⁷J；
柴油機(jī)的效率：η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{1.24×1{0}^{7}J}{6.6×1{0}^{7}J}$×100%=18.8%．
答：（1）校車對(duì)地面的壓強(qiáng)為4×10⁵Pa．
（2）這段路程內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)做功的功率為240kW．
（3）這段路程內(nèi)柴油機(jī)的效率為18.8%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查的是壓強(qiáng)的計(jì)算、功率的計(jì)算、燃料燃燒放出熱量的計(jì)算，屬于力學(xué)、熱學(xué)最主要的公式應(yīng)用的考查，有一定的代表性，需要熟練掌握基本公式或規(guī)律．