Question

【題目】在北京舉辦的第15屆科博會(huì)上，展示了空氣動(dòng)力大巴：祥天A4﹣0001，產(chǎn)品展出者介紹這種利用源源不斷的空氣作為動(dòng)力源的客車，聽(tīng)上去似乎是完美的交通解決方案；資源取之不盡，排放也是無(wú)污染的空氣﹣﹣這非常誘人．

（1）這輛大巴車功率為240kW，時(shí)速可以達(dá)到為140km/h，整車質(zhì)量為16800kg．它以最大速度行駛時(shí)動(dòng)力可達(dá)到 N．它配備了2000L的氣瓶，氣體膨脹時(shí)體積將增大為1224倍，常壓下空氣密度按1.3kg/m3計(jì)算，這瓶空氣的質(zhì)量為 kg．

（2）如果氣罐內(nèi)充滿空氣，車輪著地面積按800cm2計(jì)算時(shí)對(duì)地面產(chǎn)生的壓強(qiáng)為 Pa．在氣罐內(nèi)充滿空氣時(shí)，能夠?qū)ν庾龉?40MJ左右，折合成電能約為 kWh，折合成汽油 kg．（汽油的熱值是4.6×107J/kg）產(chǎn)品展出者的介紹違背了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律，因?yàn)樽鳛閯?dòng)力源的空氣所具有的能量就是內(nèi)能，它必須由其他形式的能通過(guò) 或 的方式提供，最后變成供客車運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能．

Answer 1

【答案】（1）6171.4；3182.4；（2）2.2478×106；177.8；13.9；做功；熱傳遞

【解析】

試題分析：（1）由P=Fv計(jì)算大巴車以最大速度行駛時(shí)動(dòng)力大小；根據(jù)ρ=計(jì)算瓶中空氣的質(zhì)量；

（2）氣罐內(nèi)充滿空氣時(shí)，車對(duì)地面壓力等于車與空氣重力之和，由p=計(jì)算此時(shí)車對(duì)地面產(chǎn)生的壓強(qiáng)；

由1MJ=106J，1kWh=3.6×106J進(jìn)行單位的換算；由Q=mq計(jì)算折合成汽油的質(zhì)量；

改變物體內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞兩種方式．

解：

（1）已知大巴車功率P=240kW，時(shí)速可以達(dá)到v=140km/h，

由P===Fv可得，以最大速度行駛時(shí)的動(dòng)力：

F==≈6171.4N；

氣瓶中氣體膨脹后體積：V=2000×10﹣3m3×1224=2448m3，

由ρ=可得瓶中空氣的質(zhì)量：m=ρV=1.3kg/m3×2448m3=3182.4kg；

（2）氣罐內(nèi)充滿空氣時(shí)，車對(duì)地面壓力：

F=G車+G空氣=（m車+m空氣）g=（16800kg+3182.4kg）×10N/kg=199824N，

此時(shí)車對(duì)地面產(chǎn)生的壓強(qiáng)：

p===2.2478×106Pa；

折合成電能約為：640MJ=640×106J=640×106×kWh≈177.8kWh，

由Q=mq可得這些能量折合成汽油的質(zhì)量：

m汽油==≈13.9kg；

作為動(dòng)力源的空氣所具有的能量就是內(nèi)能，它必須由其他形式的能通過(guò)做功或熱傳遞的方式提供，最后變成供客車運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能．

故答案為：（1）6171.4；3182.4；（2）2.2478×106；177.8；13.9；做功；熱傳遞．