Question

12．如圖所示，在道路上行駛的小轎車質(zhì)量為1.6t，車輪與路面的總接觸面積為0.08m³，當(dāng)它以72km/h的速度在平直公路上勻速行駛時(shí)，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(shí)與靜止時(shí)相比較，運(yùn)動(dòng)時(shí)對地面的壓力小于靜止時(shí)，運(yùn)動(dòng)時(shí)與地面的摩擦力大于靜止時(shí)（填“大于”、“等于”或“小于”）．
（2）求該汽車靜止時(shí)對路面的壓強(qiáng)．
（3）該汽車以72km/h的速度在平直公路上勻速行駛時(shí)，求汽車的效率．
（4）為什么要對機(jī)動(dòng)車的行駛速度進(jìn)行限制？

Answer 1

分析 （1）比較車子上下的壓強(qiáng)，需要比較車子上下的空氣流速，判斷流速需要比較空氣經(jīng)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(dāng)流線型的車子快速行駛時(shí)，產(chǎn)生升力，車子對地面壓力減�。�
摩擦力的產(chǎn)生條件，是物體之間要發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)；
（2）知道汽車的重力和受力面積（四個(gè)輪子與地面的接觸面積），利用壓強(qiáng)公式求汽車對地面壓強(qiáng)；
（3）由燃燒值公式Q_放=mq可以求出釋放的熱量．
求出汽油機(jī)消耗汽油所釋放的能量，由W=UIt求出產(chǎn)生的電能，然后求出汽油機(jī)的效率；
（4）動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，且動(dòng)能越大，其對外所能做的功就越多．

解答 解：（1）汽車行駛時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)，空氣經(jīng)過上方的路程比下方路程長，流速大，壓強(qiáng)小，汽車在壓強(qiáng)差下產(chǎn)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(yùn)動(dòng)時(shí)對地面的壓力小于靜止時(shí)；摩擦力的產(chǎn)生，是物體之間要發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，由于汽車靜止在地面上，不具備摩擦力產(chǎn)生的條件，所以它沒有受到摩擦力的作用，當(dāng)汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)與地面產(chǎn)生了摩擦力，故運(yùn)動(dòng)時(shí)與地面的摩擦力大于靜止時(shí)；
（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(qiáng)：
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(yùn)動(dòng)，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(jī)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(jī)動(dòng)車行駛速度進(jìn)行限制，這是因?yàn)橘|(zhì)量一定時(shí)，物體的速度越大，物體的動(dòng)能越大；它能做的功就越多，發(fā)生交通事故時(shí)造成的損失就越大，所以對機(jī)動(dòng)車的行駛速度要進(jìn)行限制．
答：（1）小于；大于；（2）該汽車靜止時(shí)對路面的壓強(qiáng)為2×10⁵Pa；（3）汽車的效率為16%；（4）當(dāng)汽車的速度越快，所具有的動(dòng)能就越大，它能做的功就越多，發(fā)生交通事故時(shí)造成的損失就越大，所以對機(jī)動(dòng)車的行駛速度要進(jìn)行限制．

點(diǎn)評 本題考查了學(xué)生對壓強(qiáng)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(yùn)用．