Question

（2009?新區(qū)一模）隨著人民生活水平的不斷提高，汽車已經(jīng)走進我們的家庭．小新的爸爸最近也購買了一輛轎車．

（1）請在圖甲中用筆畫線代替導線將汽車的啟動原理圖連接完整．說明：當鑰匙插入儀表板上的鑰匙孔并轉(zhuǎn)動（相當于閉合開關），電動機工作，啟動轎車；電磁鐵的工作電壓小于電動機的工作電壓．
（2）通過查看說明書得知轎車車身質(zhì)量為1725kg．當車上載有195kg的人和物品時，車輪與地面的總接觸面積為4.0×10^-2m²，試求轎車對地面的壓強（g取10N/kg）．
（3）若轎車以90kW的恒定功率啟動做直線運動，運動過程中受到的阻力不變，運動的速度v與時間t的關系如圖24乙所示．則在15s-20s時間間隔內(nèi)，轎車發(fā)動機做功多少焦？轎車運動過程中受到的阻力是多少牛？

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5
速度/（km?h-1）	40	60	80	100	120
制動距離/m	8	18		50	72

（4）通過測量獲得轎車以不同速度行駛時對應的制動距離（即從操縱制動剎車到車停下來的距離），數(shù)據(jù)如下表所示：根據(jù)表中數(shù)據(jù)所反映的規(guī)律可知，當轎車速度為80km/h時對應的制動距離是多少米？

Answer 1

分析：（1）電磁鐵工作時吸引銜鐵下來，根據(jù)杠桿原理銜鐵的另一端向右運動與觸點相連，使電動機連通開始工作；
電磁鐵的工作電壓小于電動機的工作電壓，故電磁鐵只利用電源的一部分，并且電磁鐵和電動機，都能獨立、同時工作，故二者應并聯(lián)連接；
（2）已知受力面積，壓力大小等于物體重力，利用壓強公式p=

F

s

計算出壓強；
（3）利用知道轎車的功率和做功時間，利用W=Pt計算功；由圖可知在15s-20s時間間隔內(nèi)的速度，根據(jù)P=Fv求牽引力，而汽車勻速運動，阻力大小等于牽引力；
（4）由對表格中速度和制動距離的關系的分析我們可以得出制動距離應與速度的平方成正比，則可得速度為80km/h時的制動距離．

解答：解：（1）因為電磁鐵的工作電壓小于電動機的工作電壓，所以電磁鐵只利用電源的一部分；而電磁鐵和電動機能獨立、同時工作，所以二者應并聯(lián)，電路連接如圖所示；
（2）轎車對地面的壓力：
F=G=（m+m_車）g=（1725kg+195kg）×10N/kg=1.92×10⁴N；
轎車對地面的壓強：
p=

F

s

=

1.92×104N

4.0×10-2m2

=4.8×10⁵Pa；
（3）轎車發(fā)動機做功：
W=Pt=90×10³W×5s=4.5×10⁵J；
由圖乙知，轎車勻速運動的速度是v=30m/s，
∵P=Fv，
∴轎車受到的牽引力：
F=

P

v

=

90×103w

30m/s

=3000N，
∵轎車勻速運動，
∴阻力：
f=F=3000N；
（4）通過對1、2、4、5的分析可知速度越大制動距離越大，即制動距離一定與速度有關，但明顯不是正比關系．故可以想到可能與速度的平方成正比，通過計算可知制動距離的確與速度的平方成正比：
則由

(40km/h)2

8m

=

(80km/h)2

x

，
解得：80km/h的制動距離為32m．
答：（1）電路圖如上；
（2）轎車對地面的壓強是4.8×10⁵Pa；
（3）轎車運動過程中受到的阻力3000N；
（4）當轎車速度為80km/h時對應的制動距離是32m．

點評：本題考查了電路圖的連接，壓強公式、速度公式、功的公式的應用；關鍵是根據(jù)表中信息找出制動距離和速度之間的關系，是一道綜合性、難度較大的習題．