Question

12．如圖所示，在道路上行駛的小轎車質量為1.6t，車輪與路面的總接觸面積為0.08m³，當它以72km/h的速度在平直公路上勻速行駛時，受到的阻力為600N，每行駛100km消耗汽油量為8L（汽油熱值為3.7×10⁷J/L，g取10N/kg）．
（1）汽車在平直公路上勻速行駛時與靜止時相比較，運動時對地面的壓力小于靜止時，運動時與地面的摩擦力大于靜止時（填“大于”、“等于”或“小于”）．
（2）求該汽車靜止時對路面的壓強．
（3）該汽車以72km/h的速度在平直公路上勻速行駛時，求汽車的效率．
（4）為什么要對機動車的行駛速度進行限制？

Answer 1

分析 （1）比較車子上下的壓強，需要比較車子上下的空氣流速，判斷流速需要比較空氣經過上下的路程．
車子靜止在水平面上，車子對路面的壓力等于重力．當流線型的車子快速行駛時，產生升力，車子對地面壓力減�。�
摩擦力的產生條件，是物體之間要發(fā)生或已經發(fā)生相對運動；
（2）知道汽車的重力和受力面積（四個輪子與地面的接觸面積），利用壓強公式求汽車對地面壓強；
（3）由燃燒值公式Q_放=mq可以求出釋放的熱量．
求出汽油機消耗汽油所釋放的能量，由W=UIt求出產生的電能，然后求出汽油機的效率；
（4）動能的大小與物體的質量和速度有關，且動能越大，其對外所能做的功就越多．

解答 解：（1）汽車行駛時，相同時間內，空氣經過上方的路程比下方路程長，流速大，壓強小，汽車在壓強差下產生向上的升力，汽車對路面的壓力減小，小于汽車的重力，故運動時對地面的壓力小于靜止時；摩擦力的產生，是物體之間要發(fā)生或已經發(fā)生相對運動，由于汽車靜止在地面上，不具備摩擦力產生的條件，所以它沒有受到摩擦力的作用，當汽車運動時與地面產生了摩擦力，故運動時與地面的摩擦力大于靜止時；
（2）汽車對地面的壓力：
F=G=mg=1.6×10³kg×10N/kg=1.6×10⁴N，
汽車對地面壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.6×1{0}^{4}N}{0.08{m}^{2}}$=2×10⁵Pa；
（3）汽油完全燃燒釋放的熱量Q_放=mq_汽油=8L×4.6×10⁷ J/kg=3.68×10⁸J；
汽車勻速運動，牽引力與阻力平衡，
由平衡條件得：阻力f=F=600N
W=Fs=600N×100000m=6×10⁷J，
汽油機的效率：
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{6×1{0}^{7}J}{3.68×1{0}^{8}J}$×100%≈16%．
（4）交通部門在不同路段對機動車行駛速度進行限制，這是因為質量一定時，物體的速度越大，物體的動能越大；它能做的功就越多，發(fā)生交通事故時造成的損失就越大，所以對機動車的行駛速度要進行限制．
答：（1）小于；大于；（2）該汽車靜止時對路面的壓強為2×10⁵Pa；（3）汽車的效率為16%；（4）當汽車的速度越快，所具有的動能就越大，它能做的功就越多，發(fā)生交通事故時造成的損失就越大，所以對機動車的行駛速度要進行限制．

點評 本題考查了學生對壓強公式、速度公式、功的公式、功率公式、二力平衡條件的掌握和運用．