把盘山公路简化为物理模型斜面(如图),设山路长为s,高为h.一辆重为G的汽车在发动机产生的牵引力F的作用下从山脚下沿山路

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  • 解题思路:(1)把盘山公路简化为物理模型斜面,牵引力做的功为总功,将汽车提升做的功为有用功,额外功等于总功减去有用功;而额外功是克服摩擦阻力做的功,据此求摩擦力大小.

    (2)已知客车质量,可以得到重力,已知客车重力和上升的高度,可以得到有用功;已知牵引力和行驶路程,可以得到总功,已知有用功和总功,利用机械效率公式得到斜面的机械效率;

    (3)根据效率公式求出汽油完全燃烧放出的热量,再根据Q=mq求出汽油的质量.

    (1)证明:牵引力做的功为总功W=Fs,

    克服汽车重力做的功为有用功W有用=Gh,

    ∵W=W有用+W

    ∴克服摩擦力做的功为W=W-W有用=Fs-Gh,

    ∵W=fs,

    ∴摩擦力f=

    W额

    s=[Fs−Gh/s]=F-[Gh/s].

    (2)已知:m=700kg h=0.5km=500m F=20000N s=5.4km=5400m

    求:η=?

    汽车的重力为G=mg=700kg×9.8N/kg=6860N,

    有用功为W有用=Gh=6860N×500m=3.43×106J;

    总功为W=Fs=20000N×5400m=1.08×108J,

    斜面的机械效率为η=

    W有用

    W总=

    3.43×106J

    1.08×108J×100%=3.2%;

    答:斜面的机械效率为3.2%;

    (3)已知:W=1.08×108J η′=30% q=4.6×107J/kg

    求:m=?

    汽油完全燃烧放出的热量:Q=

    W总

    η′=

    1.08×108J

    30%=3.6×108J,

    ∵Q=qm,

    ∴消耗汽油的质量m=[Q/q]=

    1.08×108J

    4.6×107J/kg≈7.83kg.

    答:客车从山脚到山顶消耗了7.83千克的汽油.

    点评:

    本题考点: 斜面的机械效率;燃料的热值.

    考点点评: 本题考查了斜面机械效率、燃料的质量和效率公式的应用,是一道力热综合题,解题的关键是公式及其变形式的灵活运用,计算过程要注意单位的换算.