Question

為了保障學(xué)生乘車安全，某校投入使用的新型安全校車（如圖所示）．求：
（1）若校車和學(xué)生總質(zhì)量為9000kg，車輪與地面的接觸總面積為0.15m²，求校車對水平路面的壓強？
（2）在寒冷的冬天，若校車以12m/s的速度在一段平直路面是勻速行駛了5min，校車受到的牽引力是4500N，同時打開車內(nèi)的供暖設(shè)備放出了6.3×10⁶J的內(nèi)能，這段時間內(nèi)完全燃燒1.4kg的汽油（汽油的熱值是4.6×10⁷J/kg），則，校車在這段時間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化率是多少？
（3）這種校車具有良好的剎車系統(tǒng)，請你就校車急剎車情景提出一個與物理有關(guān)的問題，并用所學(xué)物理知識解釋．

Answer 1

分析：（1）校車對水平面上的壓力和自身的重力相等，根據(jù)G=mg求出其大小，再根據(jù)壓強公式求出對水平路面的壓強；
（2）首先根據(jù)公式v=

s

t

求出汽車行駛的路程，根據(jù)公式W=Fs可求汽車行駛過程所做的功，再加上供暖設(shè)備放出的內(nèi)能就是有用功；根據(jù)燃油的熱值和燃燒燃油的質(zhì)量求出燃油完全燃燒放出熱量就是總功，二者之比就等于校車在這段時間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化率；
（3）①慣性是物體的一種特性，是指物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)，任何物體都具有慣性；
②汽車剎車過程，輪胎與地面摩擦，機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，輪胎溫度升高．

解答：解：（1）校車對水平路面的壓力：
F=G=mg=9000kg×9.8N/kg=88200N，
∵p=

F

S

，
∴校車對水平路面的壓強：
p=

F

S

=

88200N

0.15m2

=5.88×10⁵Pa；
（2）∵v=

s

t

，
∴汽車行駛的路程：
s=vt=12m/s×300s=3600m，
∵W=Fs，
∴牽引力做的功：W₁=Fs=4500N×3600m=1.62×10⁷J，
有用功為：W_有用=W₁+Q=1.62×10⁷J+6.3×10⁶J=2.25×10⁷J；
總功：W_總=mq=1.4kg×4.6×10⁷J/kg=6.44×10⁷J，
∴能量轉(zhuǎn)化率η=

W有用

W總

×100%=

2.25×107J

6.44×107J

×100%=35%；
（3）問題1：急剎車時．車內(nèi)的同學(xué)為什么會有向前傾的感覺？
解釋  急剎車時，車內(nèi)的同學(xué)由于具有慣性．仍要向前運動．
問題2：急剎車過程中．能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？
解釋  急剎車過程中，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
問題3：急剎車后．校車輪胎為什么會發(fā)燙？
解釋  急剎車過程中，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．使輪胎溫度升高．
答：（1）校車對水平路面的壓強5.88×10⁵Pa；
（2）校車在這段時間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化率是35%；
（3）問題：急剎車時．車內(nèi)的同學(xué)為什么會有向前傾的感覺？
解釋 急剎車時，車內(nèi)的同學(xué)由于具有慣性．仍要向前運動．

點評：本題考查了壓強、功、燃料完全燃燒釋放的熱量、效率的計算公式的應(yīng)用和掌握，關(guān)鍵是公式和規(guī)律的靈活運用，有一定的綜合性．