Question

8．2014北京國際車站上，豐田公司和上汽公司不約而同地推出了氫燃料概念車，稱為本次展會(huì)一大亮點(diǎn)，某新型氫燃料汽車的質(zhì)量為6t，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為50%，勻速行駛時(shí)所受的阻力約為3000N，最大的輸出功率為60kW．
（1）該車勻速行駛時(shí)的最大速度是多少？
（2）如果該車以最大速度從合肥駛向黃山（約300km），需要消耗多少氫燃料？（氫燃料熱值為1.5×10⁸J/kg）

Answer 1

分析 （1）車在水平方向受牽引力與阻力作用而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，已知阻力，然后由平衡條件求出車的牽引力，利用P=Fv計(jì)算行駛速度．
（2）先求出發(fā)動(dòng)機(jī)做的有用功，由效率公式的變形公式求出氫燃燒放出的熱量．

解答 解：
（1）汽車在水平方向上受牽引力F與阻力f作用而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，
處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得：F=f=3000N，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv得，
汽車的最大速度：v=$\frac{P}{F}$=$\frac{60×1{0}^{3}W}{3000N}$=20m/s．
（2）汽車行駛時(shí)做的有用功W_有=Fs=3×10³N×300×10³m=9×10⁸J，
由η=$\frac{{W}_{有}}{{Q}_{放}}$得，
氫氣放出的熱量Q_放=$\frac{{W}_{有}}{η}$=$\frac{9×1{0}^{8}J}{50%}$=1.8×10⁹J；
由Q放=mq得，
需要?dú)錃獾觅|(zhì)量：m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.8×1{0}^{9}J}{1.5×1{0}^{8}J/kg}$=12kg．
答：（1）該車勻速行駛時(shí)的最大速度是20m/s；
（2）如果該車以最大速度從合肥駛向黃山，需要消耗12kg氫燃料．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了求車的運(yùn)動(dòng)時(shí)速度、求牽引力、求氫氣燃燒放出的熱量，是一道基礎(chǔ)題，熟練掌握并靈活應(yīng)用速度公式的變形公式、平衡條件、效率公式，是解題的關(guān)鍵．