Question

轿车已逐渐进入百姓家庭，如图所示是小丽家购买的一辆奇瑞小轿车，今年“五一”期间，小丽一家五口自驾车去黄山游玩．
（1）她查阅随车资料知道该车自身质量为1300kg，她们家人均质量为60kg，估测每个轮胎与地面的接触面积是200cm²，若不计行李重量，小丽全家坐上车时车子对地面的压强约是多少？（g取10N/kg）
（2）途中，这辆汽车在1h的时间内，在水平路面上匀速行驶了72km，消耗汽油6kg，若已知该汽车发动机的功率（即牵引力的功率）为23kW，求汽车匀速行驶时所受的摩擦力是多大？
（3）若汽油的热值为4.6×10⁷J/kg，则该汽车发动机的效率是多少？

Answer 1

解：（1）人和车的总重：
G=mg=（m_人+m_车）g=（60kg×5+1300kg）×10N/kg=16000N，
人和车对地面的压力：
F=G=16000N，
s=200cm²×4=800cm²=0.08m²，
小丽全家坐上车后车子对地面的压强：
P===2×10⁵Pa．
答：小丽全家坐上车时车子对地面的压强是2×10⁵Pa．
（2）由P=的公式变形得W=Pt=23×10³W×3600s=8.28×10⁷J．
F===1150N，
因为汽车匀速行驶，所以此时的摩擦力就等于牵引力．
答：汽车匀速行驶时所受的摩擦力是1150N．
（3）发动机的效率η===0.3=30%．
答：该汽车发动机的效率是30%．
分析：（1）求出人和车的总重，此时重力即为压力，知道每个轮胎与地面的接触面积，求出地面的受力面积，再利用压强公式求小丽全家坐上车后车子对地面的压强．
（2）根据发动机的功率，利用P=的公式变形W=Pt可求出发动机在这段时间内做的功，然后可利用F=可求出这辆汽车的牵引力，因为汽车匀速行驶，所以此时的摩擦力就等于牵引力．
（3）热机的效率是用来做有用功的能量（发动机输出的功）与燃料完全燃烧放出的能量之比．
点评：此题既考查了功和功率的计算，并且也考查了热机的效率，也考查了压强等，涉及的知识面很广，是一道很好的综合性题目．