Question

15．小明的爸爸新買了一輛小汽車，如圖所示，小明坐著這輛汽車勻速行駛144 km，用時2h，消耗汽油9kg，其發(fā)動機的功率為23kW．請運用所學的知識解答下列問題．（汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg）
（1）汽車“發(fā)動機”通常都是以汽油或柴油為燃料的，汽油、柴油都屬于不可再生（可再生/不可再生）能源；汽車“發(fā)動機”一般需要用水來作冷卻劑，這是利用了水的比熱容大的屬性；
（2）汽車在高度行駛過程中發(fā)生碰撞，車身停止運動，而乘員由于具有慣性會繼續(xù)向前運動，此時彈性很強的安全帶被拉伸而獲得彈性勢能能；安全帶做得寬大的目的是減小壓強；
（3）汽車在高度行駛過程中一旦發(fā)生碰撞，車身停止，而乘員則會繼續(xù)向前與車身撞擊，甚至能把擋風玻璃撞碎而飛出車外．在發(fā)生交通事故時，安全帶能對人體起到緩沖的作用，防止出現(xiàn)二次傷害．在發(fā)生嚴重撞擊時，方向盤等處的車載氣囊會自動充氣彈出，在人體接觸到安全氣囊時，安全氣囊通過氣囊表面的氣孔開始排氣，從而起到緩沖作用，減輕身體所受沖擊力，大大減小傷害．
對于短文中提到的“緩沖”，文靜同學提出了自己的猜想：安全帶和安全氣囊增加人與碰撞物間的接觸時間，從而大大減小撞擊力．物理興趣小組的同學共同設計了如下實驗方案：在兩個相同的玻璃槽中堆放不同厚度的面粉，從相同的高度先后落下同一只雞蛋．落在面粉厚度大的槽中，留下較深的坑，雞蛋完好無損；落在面粉厚度較小槽中，雞蛋破裂．實驗中通過比較坑的深淺來比較撞擊時間的長短，根據(jù)實驗可以驗證文靜同學的猜想是正確（正確/錯誤）的；請列舉上述“緩沖”物理知識在生活中應用的一個實例：撐桿跳運動員落地時必須在地上墊海綿墊子．
（4）汽車勻速行駛的速度為多少m/s？
（5）汽車勻速行駛時所受的牽引力是多大？
（6）汽車發(fā)動機的效率是多少？
（7）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，對地面壓力哪一個大？為什么？

Answer 1

分析 （1）①從能源是否可再利用的角度可分為可再生能源和不可再生能源，化石能源、核能會越用越少，屬于不可再生能源；
②單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高1℃所吸收的熱量叫做這種物質(zhì)的比熱容，比熱容是反映不同物質(zhì)吸放熱能力的一個物理量，物質(zhì)的比熱容越大，在質(zhì)量和升高溫度相同時，吸收熱量多；
（2）汽車安全帶是為了防止慣性帶來的危害；安全帶能發(fā)生彈性形變說明能產(chǎn)生彈性勢能；做的寬大目的是減小對人體的壓強；
（3）探究撞擊力和撞擊時間的關系，要控制物體相同、物體由靜止釋放的高度相同，通過雞蛋在面粉上留下坑的深淺，反映撞擊時間的長短，通過雞蛋是否破裂反映撞擊力大��；
（4）已知行駛的路程和時間，根據(jù)公式v=$\frac{s}{t}$可求汽車勻速行駛時速度；
（5）已知汽車的功率和行駛的時間，根據(jù)公式W=Pt可求發(fā)動機做的功；再利用公式F=$\frac{W}{s}$可求汽車勻速行駛時所受的牽引力；
（6）已知消耗的汽油的質(zhì)量，根據(jù)公式Q=qm可求釋放的能量，發(fā)動機做的功與汽油釋放能量的比值就是發(fā)動機的效率；
（7）靜止時對地面的壓力等于汽車自身的重力，高速行駛時，用流體壓強與流速的關系可以解釋這個問題．

解答 解：
（1）從能源是否可再利用的角度可分為可再生能源和不可再生能源，煤、石油、天然氣屬于不可再生能源；因為水的比熱容大，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，所以汽車散熱器常用水作為冷卻劑．
（2）汽車在高度行駛過程中發(fā)生碰撞，車身停止運動，而乘員由于具有慣性會繼續(xù)向前運動，此時彈性很強的安全帶被拉伸而獲得彈性勢能；安全帶做得寬大的目的是為了減小壓強．
（3）在兩個相同的玻璃槽中堆放不同厚度的面粉，從相同的高度落下控制了接觸面粉時的速度；通過比較面粉中留下的坑的深淺看出撞擊時間的長短，由此可得：物體撞擊其它物體時，相互作用的時間越長，撞擊力越�。�這樣的應用很多，例如撐桿跳高運動員要落在厚厚的海綿墊上，輪船靠近躉船時相互接觸處掛有緩沖輪胎，警察對高樓墜落人員施救時，在地面鋪上空氣墊等．
（4）汽車勻速行駛時速度v=$\frac{s}{t}$=$\frac{144km}{2h}$=72km/h；
（5）發(fā)動機做的功：W=Pt=23000W×7200s=1.656×10⁸J
汽車受的牽引力：F=$\frac{W}{s}$=$\frac{1.656×1{0}^{8}J}{144000m}$=1150N；
（6）汽油完全燃燒釋放能量Q=qm=4.6×10⁷J/kg×9kg=4.14×10⁸J；
發(fā)動機的效率：η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{1.656×1{0}^{8}J}{4.14×1{0}^{8}J}$×100%=40%；
（7）靜止時對路面的壓力大，
因為高速行駛時，汽車上表面的空氣流速大，對汽車的壓強小，使汽車有一個向上托的力．
故答案為：
（1）不可再生；比熱容大；
（2）慣性；彈性勢能；減小壓強；
（3）坑的深淺；正確；撐桿跳運動員落地時必須在地上墊海綿墊子；
（4）汽車勻速行駛時速度是72km/h；
（5）汽車勻速行駛時所受的牽引力為1150N；
（6）發(fā)動機的效率為40%；
（7）靜止時對地面壓力大；因為高速行駛時，汽車上表面的空氣流速大，對汽車的壓強小，使汽車有一個向上托的力．

點評 （1）本題考查了能源的分類以及對水的比熱容大的理解以及燃料的放熱、慣性等知識，涉及內(nèi)容較多，要結(jié)合相關知識點進行分析解答，是中考熱點；
（2）本題還考查速度、做功、牽引力、能量、效率等的計算，主要是公式及其變形的靈活運用．