Question

在2012年4月初，國(guó)家針對(duì)校車發(fā)布了相關(guān)的安全強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)．宇通專用校車ZK6100DA的部分技術(shù)參數(shù)如下表，請(qǐng)仔細(xì)閱讀并完成下列問(wèn)題．已知每個(gè)輪胎與地面的接觸面積為0.05m²．（g=l0N/kg） 

外形（mm）	9980×2430×3105
整車質(zhì)量（kg）	9000
座位數(shù)	25
百公里油耗（L）	≤19
輪胎數(shù)（條）	6
最高時(shí)速（km/h）	105

（1）該校車（空車）靜止在水平地面上時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)是多大？
（2）當(dāng)汽車以最高車速在水平地面上勻速行駛1小時(shí)，所受平均阻力為1472N，實(shí)際耗油16L．（假定汽油完全燃燒）根據(jù)表格中的信息，則該校車的能量轉(zhuǎn)化效率是多大？（汽油的密度是ρ=0.7×10³kg/m³汽油的熱值是4.6×10⁷J/kg）
（3）校車行駛一定要遵守交通規(guī)則，嚴(yán)禁超員．請(qǐng)你運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)，說(shuō)明汽車為什么不能超員？

Answer 1

分析：（1）先求出汽車對(duì)水平地面的壓力，然后由壓強(qiáng)公式求出汽車對(duì)地面的壓強(qiáng)．
（2）由平衡條件求出汽車牽引力，由W=Fs求出汽車做的有用功，根據(jù)Q_放=mq求出汽油完全燃燒放出的熱量，然后它們的比值即為效率．
（3）質(zhì)量是物體慣性大小的量度，質(zhì)量越大，慣性越大，剎車時(shí)的剎車距離越大．

解答：解：（1）汽車對(duì)水平地面的壓力F=G=mg=9000kg×10N/kg=9×10⁴N，
由表中數(shù)據(jù)可知，汽車有6個(gè)輪胎，汽車與地面的接觸面積S=0.05m²×6=0.3m²，
汽車對(duì)地面的壓強(qiáng)p=

F

S

=

9×104N

0.3m2

=3×10⁵Pa．
（2）汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，
由平衡條件得：汽車的牽引力F=f=1472N，
∵汽車速度v=105km/h=

175

6

m/s，
∴汽車在t=1h=3600s內(nèi)的路程s=vt=

175

6

m/s×3600s=1.05×10⁵m，
汽車做的功W_有用=Fs=1472N×1.05×10⁵m=1.5456×10⁸J；
Q_放=mq=ρVq=0.7×10³kg/m³×16×10^-3m³×4.6×10⁷J/kg=5.152×10⁸J；
該校車的能量轉(zhuǎn)化效率η=

W有用

Q放

×100%=

1.5456×108J

5.152×108J

×100%=30%．
（3）汽車質(zhì)量越大，慣性越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變，
緊急剎車時(shí)，剎車距離大，車不易停下來(lái)，容易造成交通事故，因此汽車要嚴(yán)禁超載．
答：（1）該校車（空車）靜止在水平地面上時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)是3×10⁵Pa；
（2）該校車的能量轉(zhuǎn)化效率是30%．
（3）超載容易造成交通事故，故嚴(yán)禁超載．

點(diǎn)評(píng)：本題涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，是一道綜合題，但難度不大，熟練應(yīng)用慣性知識(shí)、壓強(qiáng)公式、功的計(jì)算公式即可正確解題．