Question

15．一輛中巴車的質量為2000kg，靜止時輪胎與路面接觸的總面積為0.2m²，以30m/s
的速度沿水平路面勻速行駛時的輸出功率為72kW．求：
（1）靜止時中巴車對路面的壓強；
（2）中巴車以30m/s勻速行駛過程中，所受阻力；
（3）中巴車以30m/s 行駛1h，至少要燃燒多少L汽油？（汽油的熱值為3.2×10⁷J/L）
（4）中巴車發動機通常用水來做冷卻液，主要是因為水比熱容大的特性．

Answer 1

分析 （1）靜止在水平路面上的物體，其對水平地面的壓力大小等于物體的重力，由p=$\frac{F}{S}$求解；
（2）在水平路面上勻速行駛的汽車，所受的阻力與汽車的牽引力為一對平衡力，大小相等；
（3）已知輸出功率是72kW，行駛時間是10min，可利用W=Pt計算出功，即此燃料完全燃燒放出的熱量，最后利用Q=Vq計算出汽油的體積；
（4）水的比熱容大，在同樣吸放熱的情況下，溫度變化小，可用做冷卻劑或取暖介質等．

解答 解：
（1）汽車對水平路面的壓力：F=G=mg=2000kg×10N/kg=20000N，
汽車對地面的壓強：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{20000N}{0.2{m}^{2}}$=1×10⁵Pa；
（2）汽車在水平路面上勻速運動，其所受阻力等于牽引力，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得：
f=F=$\frac{P}{v}$=$\frac{72×1{0}^{3}W}{30m/s}$=2400N；
（3）中巴車以30m/s 行駛1h，發動機至少做功：W=Pt=72×10³W×3600s=2.592×10⁸J，
所以，燃料燃燒至少放出的熱量：Q=W=2.592×10⁸J，
由Q=Vq可得，至少需要汽油的體積：
V=$\frac{Q}{q}$=$\frac{2.592×1{0}^{8}J}{3.2×1{0}^{7}J/L}$=8.1L；
（4）用水作汽車發動機的冷卻液是因為水的比熱容大，相同質量的水和其他物質相比較，升高相同的溫度，水可以吸收更多的熱量．
答：（1）靜止時中巴車對路面的壓強為1×10⁵Pa；
（2）中巴車以30m/s勻速行駛過程中，所受阻力為2400N；
（3）中巴車以30m/s 行駛1h，至少要燃燒8.1L汽油；
（4）比熱容大．

點評 本題考查了壓強、功、熱量的計算，要理解放在水平面上的物體，對水平面的壓力與重力的關系，綜合性較強．