(2011•茂名)如图所示,总质量为1500kg的小汽车每条轮胎与地面的接触面积为0.03m2,该车以72km/h的速度

(2011•茂名)如图所示,总质量为1500kg的小汽车每条轮胎与地面的接触面积为0.03m2,该车以72km/h的速度由小明家沿水平直路行驶到学校用了0.5h.已知汽车在行驶过程中受到的阻力是车重的0.05倍,g=10N/kg.求:
(1)汽车对地面的压强;
(2)小明家到学校的距离;
(3)在此过程中汽车牵引力做的功;
(4)若在此过程中汽车消耗了2kg汽油,汽油的热值为4.5×107J/kg,则汽车能的利用率多大.
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huanghui715 幼苗

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解题思路:(1)汽车的质量是已知的,根据G=mg求出汽车的重力;汽车在水平地面上,对地面的压力等于汽车的重力,受力面积等于四个轮胎和地面的接触面积;
根据P=[F/S]求出汽车对水平地面的压强;
(2)汽车的速度和时间都是已知的,根据S=Vt求出汽车的行驶路程;也就是小明家道学校的距离;
(3)根据阻力和重力的关系求出阻力,而物体做匀速直线运动,牵引力和阻力是一对平衡力,大小是相等的;
根据W=FS求出牵引力的所做的功;
(4)已知消耗的汽油的质量和汽油的热值,根据公式Q=qm可求汽油完全燃烧释放的能量,汽车牵引力做的功与释放能量的比值就是汽车能量的利用率.

(1)汽车的重力G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N;
汽车静止在水平地面上时对地面的压力F=G=1.5×104N;
地面的受力面积S=0.03m2×4=0.12m2
汽车对水平地面的压强P=
F压
S=
1.5×104N
0.12m2=1.25×105Pa;
答:汽车对地面的压强为1.25×105Pa;
(2)汽车在1min内通过的路程S=Vt=72km/h×0.5h=36km;
所以小明家到学校的距离为36km;
答:小明家到学校的距离为36km;
(3)汽车运动时的阻力f=1.5×104N×0.05=750N;
因为汽车做匀速直线运动,匀速直线运动是一种平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小是相等的,所以:牵引力F=f=750N;
汽车牵引力在0.5h内做的功W=FS=750N×36000m=2.7×107J;
答:汽车牵引力在0.5h内做的功是2.7×107J;
(4)汽油完全燃烧释放的能量Q=qm=4.5×107J/kg×2kg=9×107J;
汽车能量的利用率η=[W/Q]=
2.7×107J
9×107J×100%=30%;
答:汽车的能量利用率为30%.

点评:
本题考点: 压强的大小及其计算;能量利用效率;功的计算;热机的效率.

考点点评: 此题考查的是重力、路程、功、压强、利用率的计算,是一道综合题;
解答此题的关键是判断汽车前进的牵引力,根据平衡力的知识来分析.

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