Question

5．我市創(chuàng)建環(huán)保模范城市，引進了新能源混合動力公交車，該車采用液化天然氣和電混合使用作為驅(qū)動車輛的動力，既節(jié)約資源又減少排放．已知一輛公交車的總質(zhì)量為5×10³kg，車行駛時所受力阻力是車總重的0.5倍（g取10N/kg）．求：
（1）公交車在平直公路上勻速行駛時的牽引力；
（2）公交車以10m/s的速度通過1200m長的橋梁需要的時間；牽引力做的功？
（3）液化氣的熱值為4.8×10⁷J/kg，完全燃燒放出的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械的效率為40%，則做這些功需要消耗的液化天然氣的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）公交車勻速行駛，受平衡力作用，牽引力等于阻力；
（2）根據(jù)t=$\frac{s}{v}$來計算公交車通過橋梁需要的時間；根據(jù)W=Fs來計算牽引力所做的功；
（3）根據(jù)Q=$\frac{W}{η}$計算出燃料完全燃燒放出的熱量，由m=$\frac{Q}{q}$得出天然氣的質(zhì)量．

解答 解：
（1）因為公交車在平直公路上勻速行駛時，受到平衡力的作用，
所以公交車在平直公路上勻速行駛時的牽引力：
F=f=0.5G=0.5mg=0.5×5×10³kg×10N/kg=2.5×10⁴N；
（2）由v=$\frac{s}{t}$得，公交車通過橋梁需要的時間：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{1200m}{10m/s}$=120s，
牽引力做的功：
W=Fs=2.5×10⁴N×1200m=3×10⁷J； 
（3）根據(jù)η=$\frac{W}{Q}$可知，燃料完全燃燒放出的熱量為：
Q=$\frac{W}{η}$=$\frac{3×1{0}^{7}J}{40%}$=7.5×10⁷J；
由Q=mq得，需要消耗的液化天然氣的質(zhì)量：
m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{7.5×1{0}^{7}J}{4.8×1{0}^{7}J/kg}$=1.5625kg．
答：（1）公交車在平直公路上勻速行駛時的牽引力為2.5×10⁴N；
（2）公交車通過橋梁需要的時間為120s，牽引力做的功為3×10⁷J；
（3）做這些功需要消耗1.5625kg的液化天然氣．

點評 本題是有關力和熱的綜合計算，考查了二力平衡條件的應用、功的計算，及熱值的有關計算，同時還涉及到了熱機的效率，考查全面，關鍵搞清各量之間的關系．