Question

下表是某輛四輪轎車的部分?jǐn)?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(zhǎng)、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(shí)速（千米∕小時(shí)）	210	充電時(shí)間（小時(shí)）	20
輪胎寬度（米）	0.2	最多存儲(chǔ)的電能J	2.16×105

（1）該轎車空車停放在水平路面上時(shí)，某同學(xué)測(cè)得該轎車每個(gè)輪胎與地面接觸的長(zhǎng)度約為0.05米（沿車長(zhǎng)的方向）．則此時(shí)該轎車對(duì)水平路面的壓強(qiáng)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(zhǎng)時(shí)間？
（3）該轎車在高速公路上以30m/s的速度勻速前進(jìn)，發(fā)動(dòng)機(jī)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(cè)出消耗的燃料為6kg，試計(jì)算該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)，增加對(duì)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(gè)輪胎與地面接觸的面積，進(jìn)一步求出受力面積，因轎車對(duì)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(duì)水平路面的壓強(qiáng)；
（2）已知電瓶存儲(chǔ)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(shí)間；
（3）轎車度勻速前進(jìn)時(shí)阻力和動(dòng)力是一對(duì)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(dòng)機(jī)的效率；
（4）流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系：流速越大，壓強(qiáng)越��；流速越小，壓強(qiáng)大．

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

F

s

=

16000N

0.04m2

=4.0×10⁵；
（2）供氙氣大燈正常工作的時(shí)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(dòng)機(jī)的效率η=

W有

Q放

=

1.44×108J

2.4×108J

=60%；
（4）流體壓強(qiáng)的特點(diǎn)是：要想增加對(duì)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(gè)向下的壓強(qiáng)差，也就是必須使導(dǎo)流板下方的空氣流速大，壓強(qiáng)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(xiàng)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(duì)水平路面的壓強(qiáng)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(dòng)機(jī)的效率60%；
（4）C．

點(diǎn)評(píng)：本題的解題關(guān)鍵有以下幾點(diǎn)：（1）知曉流體壓強(qiáng)的特點(diǎn)：流速越大，壓強(qiáng)越��；流速越小，壓強(qiáng)大．（2）正確計(jì)算轎車對(duì)地面壓力的受力面積．（3）會(huì)計(jì)算電瓶中的電能儲(chǔ)存量．（4）會(huì)轉(zhuǎn)換牽引力與功率的計(jì)算公式：P=Fv．