Question

2．为了保障学生乘车安全，某校投入使用的新型安全校车（如图所示）．求：
（1）若这一辆的满载时车与人的总质量为6t，车轮与地面的总接触面积50dm²，求车对地面的压强？
（2）在寒冷的冬天，校车在一段水平公路上匀速行驶3600m，共用了5min，校车受到的牵引力是4500N，求此过程中的速度和功率？
（3）若行驶3600m的同时打开车内的供暖设备，放出了6.34×10⁶J的热量，这段时间内完全燃烧1.4kg的汽油（汽油的热值是4.6×10⁷J/kg），则校车在这段时间内的能量转化的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）校车对地面的压力等于人和车的总重力，根据G=mg求出其大小，再根据压强公式求出车对地面的压强；
（2）根据v=$\frac{s}{t}$求出速度；根据W=Fs求出牵引力做的功，根据P=$\frac{W}{t}$求出功率；
（3））根据Q=mq求出汽油完全燃烧放出的热量，根据题意求出做有用功的能量，根据η=$\frac{{W}_{有用}}{Q}$求出转化效率．

解答 解：（1）校车对地面的压力：
F=G=mg=6×10³kg×10N/kg=6×10⁴N，
车对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{6×1{0}^{4}N}{50×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=1.2×10⁵Pa；
（2）校车的速度：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{3600m}{5×60s}$=12m/s；
牵引力做功：
W=Fs=4500N×3600m=1.62×10⁷J，
牵引力做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.62×1{0}^{7}J}{5×60s}$=5.4×10⁴W；
（3）汽油完全燃烧放出的热量：
Q_放=mq=1.4kg×4.6×10⁷J/kg=6.44×10⁷J，
做有用功的能量：
W_有用=W+Q_供暖=1.62×10⁷J+6.34×10⁶J=2.254×10⁷J，
能量转化的效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{Q}$×100%=$\frac{2.254×1{0}^{7}J}{6.44×1{0}^{7}J}$×100%=35%．
答：（1）车对地面的压强为1.2×10⁵Pa；
（2）此过程中的速度为12m/s；功率为5.4×10⁴W；
（3）校车在这段时间内的能量转化的效率是35%．

点评 此题主要考查的是学生对压强、速度、功、功率、热值、转化效率计算公式的理解和掌握，关键是相关公式的灵活运用，综合性较强，计算量大，有一定难度．