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(guān)），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(guān)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(guān)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(guān)，但明顯不是正比關(guān)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(guān)鍵是根據(jù)表中信息找出制動距離和速度之間的關(guān)系，是一道綜合性、難度較大的習題．