Question

5．為了保障學(xué)生乘車安全，某校投入使用新型安全校車．g=10N/kg，求：
（1）若校車和學(xué)生總質(zhì)量為8000kg，每個車輪與地面的接觸面積為0.05m²，求校車對水平路面的壓強(qiáng)？
（2）若校車在一段平直路面上勻速行駛3600m，共用了5min，校車受到的牽引力是4500N，求此過程中牽引力所做的功和功率各是多大？
（3）若這段時間內(nèi)完全燃燒1kg的汽油（汽油的熱值是4.6×10⁷J/kg），則校車在這段時間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）地面受到的壓力等于校車和人的重力之和，根據(jù)公式p=$\frac{F}{S}$可求地面受到的壓強(qiáng)；
（2）知道校車受到的牽引力和行駛的路程，根據(jù)W=Fs求出此過程中牽引力所做的功，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出功率；
（3）根據(jù)Q=mq求出汽油完全燃燒釋放的熱量，根據(jù)η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%求出校車在這段時間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化的效率．

解答 解：（1）校車對水平路面的壓力：
F=G_總=m_總g=8000kg×10N/kg=8×10⁴N，
校車對水平路面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{8×1{0}^{4}N}{4×0.05{m}^{2}}$=4×10⁵Pa；
（2）此過程中牽引力所做的功：
W=F′s=4500N×3600m=1.62×10⁷J，
牽引力的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.62×1{0}^{7}J}{5×60s}$=5.4×10⁴W；
（3）完全燃燒1kg的汽油釋放的熱量：
Q_放=mq=1kg×4.6×10⁷J/kg=4.6×10⁷J，
校車在這段時間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化的效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.62×1{0}^{7}J}{4.6×1{0}^{7}J}$×100%≈35.2%．
答：（1）校車對水平路面的壓強(qiáng)為4×10⁵Pa；
（2）此過程中牽引力所做的功為1.62×10⁷J，功率是5.4×10⁴W；
（3）校車在這段時間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化的效率是35.2%．

點(diǎn)評 本題考查了壓強(qiáng)、功、功率、效率的計算，關(guān)鍵是公式及其變形式的靈活運(yùn)用和知道水平面上物體的壓力與自身的重力相等．