Question

下表是某輛四輪轎車的部分數(shù)據(jù)：

轎車的基本參數(shù)		疝氣大燈的技術(shù)參數(shù)
車身質(zhì)量千克	1600	額定電壓V	12
長、寬、高	5175∕1899∕1480	耗電功率W	30
油耗（升∕百千米）	7.4	電瓶的技術(shù)參數(shù)
最大輸出功率（千瓦）	150	電壓V	12
最高時速（千米∕小時）	210	充電時間（小時）	20
輪胎寬度（米）	0.2	最多存儲的電能J	2.16×105

（1）該轎車空車停放在水平路面上時，某同學(xué)測得該轎車每個輪胎與地面接觸的長度約為0.05米（沿車長的方向）．則此時該轎車對水平路面的壓強約為多大？（g取10N/kg）
（2）該轎車的頭部裝有兩盞氙氣大燈，若用該轎車上充足電的電瓶給氙氣大燈供電．最多能供氙氣大燈正常工作多長時間？
（3）該轎車在高速公路上以30m/s的速度勻速前進，發(fā)動機的輸出功率為120kw，則轎車受到的阻力是多大？若該車以此功率行駛了20分鐘，測出消耗的燃料為6kg，試計算該汽車發(fā)動機的效率．（已知該車使用的燃油的熱值為4.0×10⁷J/kg）
（4）有些轎車的尾部安裝了導(dǎo)流板，如圖所示．它的作用主要是在轎車高速行駛時，增加對地面的壓力，提高車輪的抓地性能．則導(dǎo)流板橫截面的形狀是

C

．

Answer 1

分析：（1）先求出每個輪胎與地面接觸的面積，進一步求出受力面積，因轎車對水平地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)P=

F

s

求出該轎車對水平路面的壓強；
（2）已知電瓶存儲的最大電能和燈的功率，根據(jù)t=

W

P

求出供其正常工作的時間；
（3）轎車度勻速前進時阻力和動力是一對平衡力，根據(jù)P=Fv求出轎車受到的阻力；根據(jù)W=Ft求出有用功，根據(jù)W=qm求出燃料完全燃燒放出的熱量，根據(jù)效率公式求出汽車發(fā)動機的效率；
（4）流體壓強與流速的關(guān)系：流速越大，壓強越��；流速越小，壓強大．

解答：解：（1）每個輪胎與地面接觸的面積S₁=0.2m×0.05m=0.01m²，
轎車對水平路面壓強的受力面積為S=4S₁=4×0.01m²=0.04m²，
轎車對地面的壓力為F=G=mg=1600kg×10N/kg=16000N，
此時該轎車對水平路面的壓強為P=

F

s

=

16000N

0.04m2

=4.0×10⁵；
（2）供氙氣大燈正常工作的時間為t=

W

P

=

2.16×105J

2×30W

=3.6×10⁴s=10h；
（3）轎車受到的阻力為f=F=

P

V

=

120000W

30m/s

=4000N；
有用功W_有=Ps=120000W×20×60s=1.44×10⁸J，
燃料完全燃燒放出的熱量為Q_放=mq=4.0×10⁷J/kg×6kg=2.4×10⁸J
該汽車發(fā)動機的效率η=

W有

Q放

=

1.44×108J

2.4×108J

=60%；
（4）流體壓強的特點是：要想增加對地面的壓力，提高車輪的抓地性能．則導(dǎo)流板應(yīng)受到一個向下的壓強差，也就是必須使導(dǎo)流板下方的空氣流速大，壓強小，因此導(dǎo)流板的下方必須凸起且上方平直．由上述可知選項A、B、D中的導(dǎo)流板形狀都不符合要求．故選C．
答：（1）該轎車對水平路面的壓強為4.0×10⁵Pa；
（2）最多能供氙氣大燈正常工作10h；
（3）轎車受到的阻力為4000N；汽車發(fā)動機的效率60%；
（4）C．

點評：本題的解題關(guān)鍵有以下幾點：（1）知曉流體壓強的特點：流速越大，壓強越��；流速越小，壓強大．（2）正確計算轎車對地面壓力的受力面積．（3）會計算電瓶中的電能儲存量．（4）會轉(zhuǎn)換牽引力與功率的計算公式：P=Fv．