Question

【題目】我國(guó)在南海成功試采的“可燃冰”是天然氣的水合物，天然氣應(yīng)用廣泛。如圖是用天然氣為燃料的小汽車(chē)，總質(zhì)量為1.5t，車(chē)輪與地面的總接觸面積為0.1m2，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為30%，以20m/s的速度在平直公路上勻速直線行駛時(shí)受到的阻力為1000N．（天然氣熱值q=3.5×107J/m3，g=10N/kg） 求：

（1）該車(chē)靜止時(shí)，對(duì)水平路面的壓強(qiáng)；

（2）該車(chē)行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率；

（3）10m3天然氣能使該車(chē)以20m/s的速度在該段平直公路上勻速直線行駛的路程是多少？

Answer 1

【答案】（1）1.5×105Pa；（2）20kW；（3）1.05×105m

【解析】 (1)小汽車(chē)的總質(zhì)量：m總＝1.5t＝1500kg，小汽車(chē)的總重力：G總＝m總g＝1500kg×10N/kg＝1.5×104N，小汽車(chē)靜止時(shí)，對(duì)水平路面的壓力：F壓＝G＝1.5×104N，受力面積(即車(chē)輪與地面的總接觸面積):S＝0.1m2，小汽車(chē)靜止時(shí)，對(duì)水平路面的壓強(qiáng)：p＝＝1.5×105Pa；(2)因?yàn)槠��?chē)在平直公路上勻速直線行駛，所以汽車(chē)受到的阻力和牽引力是一對(duì)平衡力，大小相等，汽車(chē)受到的牽引力：F＝f＝1000N，該車(chē)行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率(牽引力的功率):P＝＝Fv＝1000N×20m/s＝20000W＝20kW；(3)10m3天然氣完全燃燒放出的熱量：Q放＝Vq＝10m3×3.5×107J/m3＝3.5×108J，由汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率η＝＝30%可得牽引力做的有用功：W有用＝30%×Q放＝30%×3.5×108J＝1.05×108J，由W＝Fs得汽車(chē)勻速直線行駛的路程：s＝＝1.05×105m。