12. 提升题 近几年,赣州市中心城区出现了通过电池提供动力的新能源公交车,下表中的数据是新能源公交车的部分铭牌参数,请根据表中提供的信息回答下列问题。

(1)如果新能源公交车每个轮胎与地面的接触面积均为0.02m²,那么公交车满载时对地面的压强是多少?(g取10N/kg)
(2)如果在郊外新能源公交车以54km/h的速度匀速直线行驶5min,受到的摩擦力为3000N,那么在这段路程中新能源公交车的牵引力做功的功率是多少?
(3)汽车超载会带来许多危害,请你应用所学的物理知识解释为什么要限制汽车的载重。(至少从两个不同的物理知识方面进行解释)
(1)如果新能源公交车每个轮胎与地面的接触面积均为0.02m²,那么公交车满载时对地面的压强是多少?(g取10N/kg)
(2)如果在郊外新能源公交车以54km/h的速度匀速直线行驶5min,受到的摩擦力为3000N,那么在这段路程中新能源公交车的牵引力做功的功率是多少?
(3)汽车超载会带来许多危害,请你应用所学的物理知识解释为什么要限制汽车的载重。(至少从两个不同的物理知识方面进行解释)
答案
(1)公交车满载时的重力:$G = mg = 16800\,\mathrm{kg} × 10\,\mathrm{N/kg} = 1.68 × 10^{5}\,\mathrm{N}$
对地面的压力:$F = G = 1.68 × 10^{5}\,\mathrm{N}$
总接触面积:$S = 6 × 0.02\,\mathrm{m}^2 = 0.12\,\mathrm{m}^2$
压强:$p = \frac{F}{S} = \frac{1.68 × 10^{5}\,\mathrm{N}}{0.12\,\mathrm{m}^2} = 1.4 × 10^{6}\,\mathrm{Pa}$
(2)速度:$v = 54\,\mathrm{km/h} = 15\,\mathrm{m/s}$
匀速行驶,牵引力$F = f = 3000\,\mathrm{N}$
功率:$P = Fv = 3000\,\mathrm{N} × 15\,\mathrm{m/s} = 4.5 × 10^{4}\,\mathrm{W}$
(3)①汽车超载,质量增大,重力增大,对地面压力增大,根据$p = \frac{F}{S}$,接触面积一定时,压强增大,易损坏路面;②汽车超载,质量增大,惯性增大,刹车时运动状态不易改变,易发生交通事故。
对地面的压力:$F = G = 1.68 × 10^{5}\,\mathrm{N}$
总接触面积:$S = 6 × 0.02\,\mathrm{m}^2 = 0.12\,\mathrm{m}^2$
压强:$p = \frac{F}{S} = \frac{1.68 × 10^{5}\,\mathrm{N}}{0.12\,\mathrm{m}^2} = 1.4 × 10^{6}\,\mathrm{Pa}$
(2)速度:$v = 54\,\mathrm{km/h} = 15\,\mathrm{m/s}$
匀速行驶,牵引力$F = f = 3000\,\mathrm{N}$
功率:$P = Fv = 3000\,\mathrm{N} × 15\,\mathrm{m/s} = 4.5 × 10^{4}\,\mathrm{W}$
(3)①汽车超载,质量增大,重力增大,对地面压力增大,根据$p = \frac{F}{S}$,接触面积一定时,压强增大,易损坏路面;②汽车超载,质量增大,惯性增大,刹车时运动状态不易改变,易发生交通事故。
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