4.某家用轎車,重為1.5×104N,如果每個車輪與地面的接觸面積為200cm2,當車以72km/h的速度勻速直線行駛了0.5h,消耗汽油3kg,期間車受到的阻力為車重的0.08倍.已知汽油的熱值為4.5×107J/kg,在此過程中,求:
(1)當轎車靜止時對路面的壓強;
(2)轎車勻速直線行駛0.5h通過的路程;
(3)轎車行駛時牽引力做功的功率;
(4)轎車行駛時發(fā)動機的效率.

分析 (1)當轎車靜止時對路面的壓力和自身的重力相等,受力面積為4個車輪與地面的接觸面積之和,根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出對路面的壓強;
(2)知道轎車勻速直線行駛的時間和速度,根據(jù)s=vt求出通過的路程;
(3)轎車勻速直線行駛時處于平衡狀態(tài),受到的牽引力和阻力是一對平衡力,根據(jù)F=f=0.08G求出其大小,根據(jù)W=Fs求出牽引力做的功,根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出牽引力做功的功率;
(4)知道消耗汽油的質(zhì)量和熱值,根據(jù)Q=mq求出完全燃燒釋放的熱量,根據(jù)η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%求出轎車行駛時發(fā)動機的效率.

解答 解:(1)當轎車靜止時,對路面的壓力:
F=G=1.5×104N,
受力面積:
S=200cm2×4=800cm2=0.08m2
對路面的壓強:
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.5×1{0}^{4}N}{0.08{m}^{2}}$=1.875×105Pa;
(2)由v=$\frac{s}{t}$可得,轎車勻速直線行駛0.5h通過的路程:
s=vt=72km/h×0.5h=36km;
(3)因轎車勻速直線行駛時處于平衡狀態(tài),受到的牽引力和阻力是一對平衡力,
所以,牽引力的大。
F′=f=0.08G=0.08×1.5×104N=1200N,
牽引力做的功:
W=F′s=1200N×36×103m=4.32×107J,
牽引力做功的功率:
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{4.32×1{0}^{7}J}{0.5×3600s}$=2.4×104W;
(4)消耗汽油完全燃燒釋放的熱量:
Q=m′q=3kg×4.5×107J/kg=1.35×108J,
轎車行駛時發(fā)動機的效率:
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{4.32×1{0}^{7}J}{1.35×1{0}^{8}J}$×100%=32%.
答:(1)當轎車靜止時對路面的壓強為1.875×105Pa;
(2)轎車勻速直線行駛0.5h通過的路程為36km;
(3)轎車行駛時牽引力做功的功率為2.4×104W;
(4)轎車行駛時發(fā)動機的效率為32%.

點評 本題考查了壓強公式和速度公式、做功公式、功率公式、燃料完全燃燒釋放熱量公式、效率公式以及二力平衡條件的應用,是一道力學和熱學的綜合題,有一定的難度.

練習冊系列答案
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14.下列表格是某同學“研究液體的壓強”的實驗部分數(shù)據(jù)記錄:
實驗次數(shù)水的深度(cm)橡皮膜的方向壓強計左右水面高度差/cm
14朝上3.7
24朝側(cè)面3.7
34朝下3.7
410朝下9.2
(1)實驗次數(shù)1、2、3說明了在同種液體中,相同深度向各個方向的壓強相等.
(2)如果把橡皮膜放入鹽水中深10cm處時,壓強計左右水面高度差比9.2cm大.(填“大、小或相等”)
(3)仔細觀察,橡皮膜在水中的深度略大于壓強計左右水面的高度差.(選填“大于”或“小于”)

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15.一木塊漂浮在水面上時,露出$\frac{2}{5}$的體積,求該木塊的密度.

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12.如圖甲所示是某型號的浴室防霧鏡,其背面粘帖有等大的電熱膜,使用時,鏡面受熱,水蒸氣無法凝結(jié)在其上,便于成像.該防霧鏡的尺寸為50cm×80cm,質(zhì)量進1kg;在220V的電路中正常工作時的功率為10W/dm2
(1)防霧鏡平放在水平地面上時對地面的壓強是多少(g取10N/kg)?
(2)防霧鏡的電熱膜正常工作時的電流多大?
(3)如乙圖所示,小明給防霧鏡電流連接了一個標有“121Ω 2A”字樣的滑動變阻器R,能使電熱膜的功率在一定范圍之間變化,以滿足不同季節(jié)使用的需要,則電熱膜工作時的最小功率是多少?

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19.如圖所示,在裝修房屋時,工人師傅常用一根足夠長的透明塑料軟管,里面灌入適量的水(水中無氣泡),兩人各持管的一端靠在墻面的不同地方,當水靜止時,在與水面相平的位置做出標記.這樣做利用了連通器原理,當把塑料管的一端提高10m,最終管兩端水面的高度差為0.若在確定好某兩個1m的等高點后,發(fā)現(xiàn)拖在地板上的塑料軟管釘子扎了一個0.5cm2的小孔,要堵住這個小孔至少需0.5的力.

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3.如圖所示,在容器底部固定一輕質(zhì)彈簧,彈簧上方連有長方體木塊A,容器側(cè)面的底部有一個由閥門B控制的出水口,當容器中水深為20cm時,小塊A有$\frac{2}{5}$的體積浸在水中,此時彈簧恰好處于自然狀態(tài),沒有發(fā)生形變.(不計彈簧受到的浮力,g取10N/kg.)
(1)求此時容器底部受到的水的壓強.
(2)求木塊A的密度.
(3)向容器內(nèi)緩慢加水,直至木塊A剛好完全浸沒水中,立即停止加水,此時彈簧對木塊A有向下的拉力為F1.打開閥門B緩慢放水,直至木塊A剛好完全離開水面時,立即關(guān)閉閥門B,此時彈簧對木塊A有向上的支持力(大小等于A的重)的為F2,求F1、F2之比.

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10.同學們在探究物體所受重力大小與哪些因素有關(guān)及物體重力方向的實驗中
(1)在探究重力大小與質(zhì)量的關(guān)系時,使用的實驗器材除了需要若干個質(zhì)量均為50g的鉤碼外,還需要彈簧測力計,不使用其他物體而選擇使用鉤碼的好處是方便讀取質(zhì)量.                                                   
(2)根據(jù)表格中的實驗數(shù)據(jù)可知:物體所受重力大小與物體的質(zhì)量成正比.
實驗序號質(zhì)量m/kg重力G/N
10.11.0
20.22.0
30.33.0
請簡要寫出你分析數(shù)據(jù)并得出此結(jié)論的依據(jù)重力與質(zhì)量的比值為定值.
接著同學們在老師指導下用圖示裝置探究重力的方向:
(3)將該裝置放在水平桌面上后,逐漸改變木板M與桌面的夾角α,會觀察到懸線OA的方向不變. (選填“變化”或“不變”)
(4)剪斷懸線OA,觀察小球下落的方向可得出:重力方向總是豎直向下.

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7.雞蛋碰石頭,雞蛋碎了.說明石頭的硬度(填物理屬性)比雞蛋的大,石頭對雞蛋的力等于(填大于、小于或等于)雞蛋對石頭的力.

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8.小強行走時被石塊絆了一下,身體向前傾倒.對此情景合理的解釋是:小強原來相對于地面是運動的,當他的腳(選填“腳”或“上身”)的運動狀態(tài)突然改變時,他的上身(選填“腳”或“上身”)由于慣性仍保持原來的運動狀態(tài).

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