Question

7．氫能被視為未來的理想清潔能源，若一輛小汽車發(fā)動機使用氫能源來工作，在平直公路上以30m/s的速度勻速行駛720km，行駛時受到的阻力為8.4×10²N，消耗氫的質(zhì)量7.2kg．（q_氫=1.4×10⁸J/kg）
求：（1）行駛所用時間；
（2）牽引力做功；
（3）汽車發(fā)動機的效率．

Answer 1

分析 （1）知道小汽車行駛的速度和路程，根據(jù)v=$\frac{s}{t}$求出行駛所用時間；
（2）小汽車在平直的公路上勻速行駛時處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，根據(jù)w=Fs求出牽引力做的功；
（3）知道消耗氫氣的質(zhì)量和熱值，根據(jù)Q_放=mq求出氫氣完全燃燒釋放的熱量，根據(jù)η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%求出汽車發(fā)動機的效率．

解答 解：（1）由v=$\frac{s}{t}$可得，行駛所用時間：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{720×1{0}^{3}m}{30m/s}$=2.4×10⁴s=400min；
（2）因小汽車在平直的公路上勻速行駛時處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，
所以，牽引力：F=f=8.4×10²N，
牽引力做的功：
W=Fs=8.4×10²N×720×10³m=6.048×10⁸J；
（3）氫氣完全燃燒釋放的熱量：
Q_放=mq=7.2kg×1.4×10⁸J/kg=1.008×10⁹J，
汽車發(fā)動機的效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{6.048×1{0}^{8}J}{1.008×1{0}^{9}J}$×100%=60%．
答：（1）行駛所用時間為400min；
（2）牽引力做功為6.048×10⁸J；
（3）汽車發(fā)動機的效率為60%．

點評 本題考查了速度公式、做功公式、燃料完全燃燒釋放熱量公式、效率公式以及二力平衡條件的應用，計算過程要注意單位的換算．