《2025年能力素养与学力提升九年级物理上册苏科版》

16. 某风景区中有一段盘山公路,以汽油为燃料的观光汽车沿该盘山公路(盘山公路近似处理为斜面)以$36km/h$的速度匀速行驶,经过$15min$从山脚到达山顶；汽车上山时沿路面获得的牵引力恒为$9.2×10^{3}N$。已知汽油完全燃烧释放的热量转化为汽车牵引力做功的效率为$30\%$,汽油热值$q = 4.6×10^{7}J/kg$。问：
(1)汽车上山时牵引力的功率为多大？
(2)汽车从山脚到山顶消耗了多少千克的汽油？

答案： （1）s=vt=36 km/h×1/4 h=9 km=9×10³ m，W=Fs=9.2×10³ N×9×10³ m=8.28×10⁷ J，P=W/t=8.28×10⁷ J/(15×60 s)=9.2×10⁴ W。（2）Q₍放₎=W/η=8.28×10⁷ J/0.3=2.76×10⁸ J，m=Q₍放₎/q=2.76×10⁸ J/4.6×10⁷ J/kg=6 kg。

17. 氢燃料汽车能实现真正意义上的零排放。该类型汽车甲在平直公路上从$A地匀速到达B$地,牵引力做功$5.4×10^{7}J$。该氢燃料汽车的效率为$60\%$。(氢气的热值$q_{氢}= 1.5×10^{8}J/kg$,汽油的热值$q_{汽}= 4.5×10^{7}J/kg$)
(1)求此过程中需要消耗的氢燃料的质量。
(2)若汽车乙也在该公路上从$A地匀速到达B$地,假设汽车乙的牵引力做相同的功需要燃烧$4kg$汽油,求汽车乙的效率。

答案： （1）Q₍放₎=W/η=5.4×10⁷ J/60%=9×10⁷ J，m₍氢₎=Q₍放₎/q₍氢₎=9×10⁷ J/1.5×10⁸ J/kg=0.6 kg。（2）Q₍放₎'=m'q₍汽₎=4 kg×4.5×10⁷ J/kg=1.8×10⁸ J，η'=W/Q₍放₎'=5.4×10⁷ J/1.8×10⁸ J=30%。