Question

如圖甲所示為剎車摩擦過熱引發(fā)輪胎自燃的事故。如圖乙所示的制動(dòng)鼓是剎車系統(tǒng)的核心。剎車時(shí)，靠剎車蹄片與制動(dòng)鼓內(nèi)壁摩擦來停止車輪的旋轉(zhuǎn)，摩擦距離為車行駛距離的0.35倍。載重貨車連同貨物一起的總質(zhì)量m=1.5×10⁴ kg，且有12個(gè)輪子承重，每個(gè)輪胎與地面的接觸面積為0.5 m²。在車輛行駛中某一制動(dòng)鼓突然發(fā)生故障，致使剎車蹄片與制動(dòng)鼓內(nèi)壁產(chǎn)生大小為4×10⁴ N的摩擦力，上述故障中摩擦做功90%轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，且有5%被質(zhì)量為65kg的輪胎吸收。【已知輪胎初溫為47℃，輪胎比熱容c＝2.1×10³J/(kg•℃）】

                 甲                                                     乙

                     第23題圖

（1）求該貨車在水平路面上行駛時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)多大；

（2）故障中若司機(jī)未發(fā)覺仍繼續(xù)行駛60 km。求摩擦所做的功；

（3）求故障中輪胎末溫是多少？

Answer 1

【思路分析】

求解	題干信息	所用公式
（1）貨車在水平路面上行駛時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)	總質(zhì)量m=1.5×104 kg，每個(gè)輪胎與地面的接觸面積為0.5 m2，輪子的個(gè)數(shù)為12	G=mg
（2）摩擦所做的功	摩擦力的大小為f=4×104 N 車行駛距離為60km 摩擦距離為車行駛距離的0.35倍
（3）輪胎末溫	由（2）求出摩擦所做的功W 摩擦做功90%轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，且有5%被質(zhì)量為65kg的輪胎吸收 已知輪胎初溫為47℃，輪胎比熱容c＝2.1×103J/(kg•℃）	Ｑ＝Ｗη     Q=cm（t-t0）

解：(1)貨車在水平路面上行駛時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)

         ……………（1分）

    (2) 摩擦所做的功:W=fs=4×10⁴ N×0.35×60 km=8.4×10⁸J……………………………（1分）

(3) 輪胎吸收的熱量：Ｑ＝Ｗη＝8.4×10⁸ J×90%×5%＝3.78×10⁷J…………………（1分）

由公式Q=cm（t-t₀）………………………（1分）

可得：

輪胎末溫t=+t₀＝+47 ℃=324 ℃…………………………（1分）