小洁家购买某型号的四轮汽车的质量为1.8t，每个轮子与地面的接触面积为20cm2．假期全家开车去某地旅游，下车时观察里程表确定汽车行驶225km，所用时间是2.5h，消耗汽油20L（假设汽油完全

Question

小洁家购买某型号的四轮汽车的质量为1.8t，每个轮子与地面的接触面积为20cm²．假期全家开车去某地旅游，下车时观察里程表确定汽车行驶225km，所用时间是2.5h，消耗汽油20L（假设汽油完全燃烧），汽车发动机在这段时间内的功率为20kW．求：
（1）汽车静止时对路面的压强．
（2）汽车行驶的平均速度是多少？
（3）汽车行驶过程的牵引力是多大？
（4）汽车发动机的效率是多少？（已知ρ_汽油=0.8×10³kg/m³，q_汽油=4.5×10⁷J/kg，g=10N/kg）

Answer 1

（1）汽车静止时对路面的压力：
F=G=mg=1.8×10³kg×10N/kg=1.8×10⁴N，
汽车对地面压强：
p=(F)/(S)=(1.8×104N)/(4×20×10−4m2)=2.25×10⁶Pa；
（2）汽车行驶速度：
v=(s)/(t)=(225km)/(2.5h)=90km/h=25m/s；
（3）根据P=(W)/(t)=(Fs)/(t)=Fv可得：
汽车牵引力F=(P)/(v)=(20×103W)/(25m/s)=800N；
（4）汽车行驶过程所做的功：
W=Pt=20×10³W×2.5×3600s=1.8×10⁸J，
根据ρ=(m)/(V)可得：
消耗的燃油的质量m=ρV=0.8×10³kg/m³×20×10^-3m³=16kg，
燃油完全燃烧放出热量：
Q=mq=4.5×10⁷J/kg×16kg=7.2×10⁸J，
汽车发动机的效率是：
η=(W)/(Q)×100%=(1.8×108J)/(7.2×108J)×100%=25%．
答：（1）汽车静止时对路面的压强为2.25×10⁶Pa；
（2）汽车行驶速度是25m/s；
（3）汽车行驶过程的牵引力是800N；
（4）汽车发动机的效率是25%．