Question

氫能被視為未來(lái)的理想清潔能源．隨著科技的不斷進(jìn)步，現(xiàn)在從植物中提取氫的效率越來(lái)越高，可以從34kg干燥的植物中提取1kg的氫．
（1）目前的節(jié)能小轎車每百公里耗油量可以降到5L，則這種節(jié)能小轎車每百公里消耗的汽油是多少kg？為了防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，汽車的冷卻系統(tǒng)常用水的循環(huán)來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度，5kg水在冷卻系統(tǒng)中升高50℃，所吸收的熱量是多少？水的比熱容為4.2×10³J/（kg?℃）
（2）如果汽車發(fā)動(dòng)機(jī)使用氫能源來(lái)工作，效率可以達(dá)到60%．若一輛氫能源小轎車在從桂林行駛到百色大約700km的路程上獲得的平均牽引力為8.4×10²N，則它從桂林行駛到百色需要消耗的氫大約是多少kg？（ρ_汽油=0.71×10³kg/m³；q_氫=1.4×l0⁸J/kg；1L=ldm³）
（3）觀察小汽車的外型，判斷小汽車在水平路面高速行駛和靜止時(shí)，對(duì)地面壓力哪一個(gè)大？為什么？

Answer 1

分析：（1）已知汽油的體積和密度，根據(jù)公式m=ρV可求這種節(jié)能小轎車每百公里消耗的汽油質(zhì)量，根據(jù)公式Q=cm△t可求水吸收的熱量．
（2）已知牽引力的大小和路程，根據(jù)公式W=FS可求牽引力做的功，還知道氫的轉(zhuǎn)換效率，可求消耗氫的質(zhì)量．
（3）靜止時(shí)對(duì)地面的壓力等于汽車的重力，高速行駛時(shí)利用流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系可以解釋．汽車上方空氣流速快，壓強(qiáng)小，下面空氣流速慢，壓強(qiáng)大．

解答：解：（1）這種節(jié)能小轎車每百公里消耗的汽油質(zhì)量m_油=ρ_汽油×V_油=0.71×10³kg/m³×5×10^-3m³=3.55kg．
吸收的熱量Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×5kg×50℃=1.05×10⁶J．
答：這種節(jié)能小轎車每百公里消耗的汽油是3.55kg，所吸收的熱量是1.05×10⁶J．
（2）牽引力做的功W=FS=8.4×10²N×700000m=5.88×10⁸J，
效率η=

W

Q

=

W

qm氫

，
所以m_氫=

W

ηq

=

5.88×108J

0.6×1.4×108J/kg

=7kg．
答：它從桂林行駛到百色需要消耗的氫大約是7kg．
（3）靜止時(shí)對(duì)地面的壓力大．
因?yàn)殪o止時(shí)對(duì)地面的壓力等于汽車的重力，小汽車在水平路面高速行駛時(shí)，汽車上方空氣流速快，壓強(qiáng)小，下面空氣流速慢，壓強(qiáng)大，上下形成壓強(qiáng)差，產(chǎn)生向上的升力，所以小汽車在水平路面高速行駛時(shí)，對(duì)地面的壓力小．

點(diǎn)評(píng)：本題考查質(zhì)量、吸收熱量、做功等的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，還考查了流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，解題過(guò)程中要注意單位的換算．