Question

16．小明的爸爸新買(mǎi)了一輛小汽車(chē)，如圖所示，已知小汽車(chē)質(zhì)量為1.6X10³kg，每個(gè)輪子與地面的接觸而積力0.02m²，這輛汽車(chē)勻速行駛2h，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）小汽車(chē)靜止時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)多大？
（2）小汽車(chē)此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是多少？
（3）觀察小汽車(chē)的外型可判斷它在水平路面高速行駛和靜止時(shí)，靜止時(shí)對(duì)地面壓力大，因?yàn)樾∑��?chē)外型是流線型，當(dāng)汽車(chē)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(chē)在壓強(qiáng)差下產(chǎn)生向上的升力，汽車(chē)對(duì)路面的壓力減小，小于汽車(chē)的重力．

Answer 1

分析 （1）汽車(chē)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)；
（2）知道汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和做功時(shí)間，根據(jù)W=Pt求出發(fā)動(dòng)機(jī)做的功；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)η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%求出發(fā)動(dòng)機(jī)的效率；
（3）車(chē)子靜止在水平面上，車(chē)子對(duì)路面的壓力等于重力，當(dāng)流線型的車(chē)子快速行駛時(shí)，產(chǎn)生升力，車(chē)子對(duì)地面壓力減�。�

解答 解：（1）汽車(chē)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；
（2）汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功：
W=Pt=23×10³W×2×3600s=1.656×10⁸J，
9kg汽油完全燃燒釋放能量：
Q_放=mq=4.6×10⁷J/kg×9kg=4.14×10⁸J，
發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.656×1{0}^{8}J}{4.14×1{0}^{8}J}$×100%=40%；
（3）小汽車(chē)外型是流線型，當(dāng)汽車(chē)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(chē)的空氣產(chǎn)生向上的壓強(qiáng)差，汽車(chē)就會(huì)受到向上的壓力，故汽車(chē)高速行駛對(duì)地面的壓強(qiáng)減�。�
答：（1）汽車(chē)靜止時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)為2×10⁵Pa；
（2）此汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是40%；
（3）靜止；小汽車(chē)外型是流線型，當(dāng)汽車(chē)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(chē)在壓強(qiáng)差下產(chǎn)生向上的升力，汽車(chē)對(duì)路面的壓力減小，小于汽車(chē)的重力．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了重力、壓強(qiáng)、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(lèi)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．