15（9分）氢能源汽车具有零排放的环保优势。某款氢能源汽车在水平公路上匀速行驶时受到的阻力为$1.2×10^{3}\ \mathrm{N}$，匀速行驶$30\ \mathrm{km}$消耗氢气$0.6\ \mathrm{kg}$。求：($q_{\mathrm{氢气}}=1.4×10^{8}\ \mathrm{J/kg}$)
（1）汽车牵引力所做的功。
（2）氢气完全燃烧释放的热量。
（3）汽车利用氢能的效率。（结果精确到$0.1\%$）
（1）汽车牵引力所做的功。
（2）氢气完全燃烧释放的热量。
（3）汽车利用氢能的效率。（结果精确到$0.1\%$）
答案：15.（1）汽车在水平公路上匀速行驶时,受到的牵引力与阻力平衡,由二力平衡条件可知,此过程中汽车受到的牵引力$F=f=1.2×10^{3}\ \mathrm{N}$,汽车牵引力做的功$W=Fs=1.2×10^{3}\ \mathrm{N}×30×10^{3}\ \mathrm{m}=3.6×10^{7}\ \mathrm{J}$
（2）0.6 kg氢气完全燃烧释放的热量$Q_{\mathrm{放}}=mq_{\mathrm{氢气}}=0.6\ \mathrm{kg}×1.4×10^{8}\ \mathrm{J/kg}=8.4×10^{7}\ \mathrm{J}$
（3）汽车利用氢能的效率$\eta=\frac{W}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{3.6×10^{7}\ \mathrm{J}}{8.4×10^{7}\ \mathrm{J}}×100\%≈42.9\%$
（2）0.6 kg氢气完全燃烧释放的热量$Q_{\mathrm{放}}=mq_{\mathrm{氢气}}=0.6\ \mathrm{kg}×1.4×10^{8}\ \mathrm{J/kg}=8.4×10^{7}\ \mathrm{J}$
（3）汽车利用氢能的效率$\eta=\frac{W}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{3.6×10^{7}\ \mathrm{J}}{8.4×10^{7}\ \mathrm{J}}×100\%≈42.9\%$
16 (9分)如图所示是小林同学组装的提升重物的装置，动滑轮重为20 N，不计绳重和摩擦。在拉力F 的作用下，将重为480 N的重物经过10 s匀速提升了4 m。求：
(1) 拉力F 的大小。
(2) 拉力F 做功的功率。
(3) 此过程动滑轮的机械效率。
(1) 拉力F 的大小。
(2) 拉力F 做功的功率。
(3) 此过程动滑轮的机械效率。
答案：16. (1) 动滑轮绳子股数为2,不计绳重和摩擦,拉力$F=\frac{1}{n}(G+G_{\mathrm{动}})=\frac{1}{2}×(480\ \mathrm{N}+20\ \mathrm{N})=250\ \mathrm{N}$
(2) 拉力F做功的功率$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=\frac{Fnh}{t}=\frac{250\ \mathrm{N}×2×4\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}}=200\ \mathrm{W}$
(3) 该动滑轮的机械效率$\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}}×100\%=\frac{Gh}{Fs}×100\%=\frac{Gh}{Fnh}×100\%=\frac{G}{nF}×100\%=\frac{480\ \mathrm{N}}{2×250\ \mathrm{N}}×100\%=96\%$
(2) 拉力F做功的功率$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=\frac{Fnh}{t}=\frac{250\ \mathrm{N}×2×4\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}}=200\ \mathrm{W}$
(3) 该动滑轮的机械效率$\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}}×100\%=\frac{Gh}{Fs}×100\%=\frac{Gh}{Fnh}×100\%=\frac{G}{nF}×100\%=\frac{480\ \mathrm{N}}{2×250\ \mathrm{N}}×100\%=96\%$