Question

轎車已逐漸進入百姓家庭，如圖所示是小麗家購買的一輛奇瑞小轎車，今年“五一”期間，小麗一家五口自駕車去黃山游玩．
（1）她查閱隨車資料知道該車自身質量為1300kg，她們家人均質量為60kg，估測每個輪胎與地面的接觸面積是200cm²，若不計行李重量，小麗全家坐上車時車子對地面的壓強約是多少？（g取10N/kg）
（2）途中，這輛汽車在1h的時間內，在水平路面上勻速行駛了72km，消耗汽油6kg，若已知該汽車發動機的功率（即牽引力的功率）為23kW，求汽車勻速行駛時所受的摩擦力是多大？
（3）若汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg，則該汽車發動機的效率是多少？

Answer 1

分析：（1）求出人和車的總重，此時重力即為壓力，知道每個輪胎與地面的接觸面積，求出地面的受力面積，再利用壓強公式求小麗全家坐上車后車子對地面的壓強．
（2）根據發動機的功率，利用P=

W

t

的公式變形W=Pt可求出發動機在這段時間內做的功，然后可利用F=

W

s

可求出這輛汽車的牽引力，因為汽車勻速行駛，所以此時的摩擦力就等于牽引力．
（3）熱機的效率是用來做有用功的能量（發動機輸出的功）與燃料完全燃燒放出的能量之比．

解答：解：（1）人和車的總重：
G=mg=（m_人+m_車）g=（60kg×5+1300kg）×10N/kg=16000N，
人和車對地面的壓力：
F=G=16000N，
s=200cm²×4=800cm²=0.08m²，
小麗全家坐上車后車子對地面的壓強：
P=

F

S

=

16000N

0.08m2

=2×10⁵Pa．
答：小麗全家坐上車時車子對地面的壓強是2×10⁵Pa．
（2）由P=

W

t

的公式變形得W=Pt=23×10³W×3600s=8.28×10⁷J．
F=

W

s

=

8.28×107J

72×103m

=1150N，
因為汽車勻速行駛，所以此時的摩擦力就等于牽引力．
答：汽車勻速行駛時所受的摩擦力是1150N．
（3）發動機的效率η=

W

Q

=

8.28×107J

4.6×107J/kg×6kg

=0.3=30%．
答：該汽車發動機的效率是30%．

點評：此題既考查了功和功率的計算，并且也考查了熱機的效率，也考查了壓強等，涉及的知識面很廣，是一道很好的綜合性題目．