新课程实践与探究丛书九年级物理人教版
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8.一辆载重汽车质量(包括人员和物品)为3000 kg,轮胎与地面的总接触面积为$0.12m^{2}$,在平直的公路上以72 km/h的速度匀速行驶,消耗了2 kg汽油,汽车行驶过程受到的阻力约为汽车重力的0.1倍,汽车的发动机效率为21%($g$取10 N/kg,$q_{汽油}=4.6×10^{7}J/kg$)。求:
(1)汽车静止在地面上时,对地面的压强；
(2)汽车在平直的公路上以72 km/h的速度匀速行驶时,牵引力的功率；
(3)汽车在这一过程中行驶的路程。
答案：(1)2.5×10^{5}Pa；(2)6×10^{4}W；(3)6640m
解析：(1)汽车对地面的压力$F=G=mg=3000kg×10N/kg=3×10^{4}N$，压强$p=\frac{F}{S}=\frac{3×10^{4}N}{0.12m^{2}}=2.5×10^{5}Pa$；
(2)汽车匀速行驶，牵引力$F=f=0.1G=0.1×3×10^{4}N=3×10^{3}N$，速度$v=72km/h=20m/s$，功率$P=Fv=3×10^{3}N×20m/s=6×10^{4}W$；
(3)汽油完全燃烧放出的热量$Q_{放}=mq=2kg×4.6×10^{7}J/kg=9.2×10^{7}J$，发动机做的有用功$W=ηQ_{放}=21\%×9.2×10^{7}J=1.932×10^{7}J$，行驶路程$s=\frac{W}{F}=\frac{1.932×10^{7}J}{3×10^{3}N}=6440m$。
9.电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶的汽车。某电动汽车的最大功率为1×10^{5}W,在一次测试过程中,以最大功率在水平地面上匀速直线行驶了8000 m,用时6 min。问:
(1)该车在这次测试过程中牵引力所做的功是多少?
(2)该车受到的阻力为多少?
(3)若使用效率为32%的传统燃油汽车提供相同大小的牵引力,在上述过程中以相同速度行驶相同距离需要消耗多少汽油?(q_{汽油}=4.5×10^{7}J/kg)
(4)近期某公司发布了新研发的“麒麟电池”。据报道,该电池的能量密度为9×10^{5}J/kg，可使电动汽车续航达到1000 km。已知电动汽车能量利用效率可达90%,若该款汽车搭载300 kg此电池(电池质量与原车电池质量相等),在电池满电状态下,可供汽车在同样的测试条件下以最大功率行驶多远?
答案：$(1)3.6×10^{7}J；$$(2)4500N；$$(3)2.5kg；$$(4)54000m$
解析：$(1)$牵引力所做的功$W=Pt=1×10^{5}W×6×60s=3.6×10^{7}J；$
$(2)$速度$v=\frac{s}{t}=\frac{8000m}{6×60s}=\frac{200}{9}m/s，$牵引力$F=\frac{P}{v}=\frac{1×10^{5}W}{\frac{200}{9}m/s}=4500N，$阻力$f=F=4500N；$
$(3)$燃油汽车做的有用功$W=3.6×10^{7}J，$汽油完全燃烧放出的热量$Q_{放}=\frac{W}{η}=\frac{3.6×10^{7}J}{32\%}=1.125×10^{8}J，$消耗汽油的质量$m=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{1.125×10^{8}J}{4.5×10^{7}J/kg}=2.5kg；$
$(4)$电池储存的能量$E=9×10^{5}J/kg×300kg=2.7×10^{8}J，$有用能量$E_{有用}=ηE=90\%×2.7×10^{8}J=2.43×10^{8}J，$行驶距离$s=\frac{E_{有用}}{F}=\frac{2.43×10^{8}J}{4500N}=54000m。$
