Question

5．小明的爸爸新買了一輛小汽車，如圖所示，已知此汽車質(zhì)量為1.6×10³Kg，每個(gè)輪子與地面的接觸面積為0.02m²，小明坐著這輛汽車勻速行駛30min，通過(guò)的路程是36km，消耗汽油9kg，已知此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為23kW．（汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg，g取10N/kg）
（1）汽車靜止時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)多大？汽車勻速行駛時(shí)的速度是多大？
（2）汽油完全燃燒放出的熱量是多少？勻速行駛時(shí)汽車受到的阻力是多大？
（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）汽車靜止時(shí)對(duì)地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)G=mg求出其大小，知道每個(gè)輪子與地面的接觸面積可求受力面積，利用p=$\frac{F}{S}$求出對(duì)地面的壓強(qiáng)；
已知時(shí)間和路程，利用v=$\frac{s}{t}$計(jì)算汽車勻速行駛時(shí)的速度；
（2）知道消耗的汽油的質(zhì)量和熱值，根據(jù)公式Q_放=mq求出釋放的能量；
根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv計(jì)算牽引力，然后利用二力平衡得出阻力；
（3）車子靜止在水平面上，車子對(duì)路面的壓力等于重力，當(dāng)流線型的車子快速行駛時(shí)，產(chǎn)生升力，車子對(duì)地面壓力減�。�

解答 解：（1）汽車靜止時(shí)對(duì)路面的壓力：
F=G=m₀g=1.6×10³kg×10N/kg=1.6×10⁴N，
受力面積：
S=4S₀=4×0.02m²=0.08m²，
對(duì)路面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.6×1{0}^{4}N}{0.08{m}^{2}}$=2×10⁵Pa；
汽車勻速行駛時(shí)的速度：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{36km}{0.5h}$=72km/h=20m/s；
（2）9kg汽油完全燃燒釋放能量：
Q_放=mq=4.6×10⁷J/kg×9kg=4.14×10⁸J；
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得，牽引力：
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{23×1{0}^{3}W}{20m/s}$=1150N，
汽車勻速行駛，根據(jù)二力平衡的條件可知，受到的阻力f=F=1150N；
（3）小汽車外型是流線型，當(dāng)汽車高速行駛時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)，空氣經(jīng)過(guò)上方的路程比下方路程長(zhǎng)，流速大，根據(jù)“流速越大壓強(qiáng)越小”原理可知，流過(guò)汽車的空氣產(chǎn)生向上的壓強(qiáng)差，汽車就會(huì)受到向上的壓力，故汽車高速行駛對(duì)地面的壓強(qiáng)減小．
答：（1）汽車靜止時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)為2×10⁵Pa；汽車勻速行駛時(shí)的速度是72km/h；
（2）此汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是40%；勻速行駛時(shí)汽車受到的阻力是1150N；
（3）小汽車在水平路面上靜止時(shí)對(duì)地面壓強(qiáng)大；小汽車外型是流線型，當(dāng)汽車高速行駛時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)，空氣經(jīng)過(guò)上方的路程比下方路程長(zhǎng)，流速大，壓強(qiáng)小，汽車在壓強(qiáng)差下產(chǎn)生向上的升力，汽車對(duì)路面的壓力減小，小于汽車的重力．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了重力、壓強(qiáng)、速度、牽引力、熱值、效率的有關(guān)計(jì)算，做題時(shí)要熟練掌握相關(guān)的公式，找出題干中隱含的等量關(guān)系，最后代入數(shù)值計(jì)算；此類結(jié)合生活實(shí)際的考題近來(lái)是比較經(jīng)常出現(xiàn)的，應(yīng)引起我們的注意．