Question

如圖所示，小轎車的質(zhì)量為1.5t（含油箱內(nèi)的18㎏汽油）．暑假期間，小明乘坐著這輛汽車走高速公路到某地旅游，路程為300km．假設(shè)轎車勻速行駛，受到的阻力為車重的0.1倍．已知汽油完全燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能有30%轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，請(qǐng)運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解答下列問(wèn)題．（汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg，g取10N/kg）
（1）汽車到達(dá)目的地牽引力所做的功是多少？
（2）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明該小轎車在行駛途中是否需要加油？
（3）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(shí)，對(duì)地面壓力哪一個(gè)大？為什么？

Answer 1

分析：（1）汽車做勻速運(yùn)動(dòng)，則根據(jù)二力的平衡可求得牽引力的大小；則由功的公式可求得拉力的功；
（2）由汽油的熱值可求得油箱中汽油能放出的總能量，由轉(zhuǎn)化效率可求得能輸出的機(jī)械能，則比較輸出的機(jī)械能與汽車需要做的功，可知是否需要加油；
（3）由車的形狀及流體的性質(zhì)可知?dú)怏w對(duì)車產(chǎn)生的壓強(qiáng)變化，則可知車對(duì)地面的壓力變化．

解答：解：（1）m=1.5t=1.5×10³kg； G=mg=1.5×10³kg×10N/kg=1.5×10⁴N；
汽車所受阻力：f_阻=0.1G=0.1×1.5×10⁴N=1.5×10³N；
因?yàn)檗I車勻速行駛，所以F=f_阻=1.5×10³N；
s=300km=3×10⁵m；
W=Fs=1.5×10³N×3×10⁵m=4.5×10⁸J；
（2）Q_放=mq=1.8kg×4.6×10⁷J/kg=8.28×10⁸J；
E=30% Q_放=30%×8.28×10⁸J=2.484×10⁸J；
因?yàn)镋＜W，所以小轎車在行駛途中需要加油；
（3）小汽車在水平路面上靜止時(shí)，對(duì)地面的壓力大．小汽車的形狀上面凸起，下面平直，在水平路面上高速行駛時(shí)，流過(guò)上方的空氣流速快，下方的流速慢，上方的壓強(qiáng)小，下方的壓強(qiáng)大，產(chǎn)生向上的壓力差，減小對(duì)地面的壓力．
答：（1）牽引力所做的功為4.5×10⁸J；（2）行車中需要加油；（3）行駛時(shí)對(duì)地面的壓力小．

點(diǎn)評(píng)：本題考查功的計(jì)算及汽油熱值的應(yīng)用和流體的性質(zhì)等，解題中應(yīng)明確汽車勻速運(yùn)動(dòng)牽引力等于阻力，再由功的公式求出牽引力的功；同時(shí)注意流體的性質(zhì)的應(yīng)用．