Question

小明家的小汽車如圖甲所示，他查閱了說明書上的有關參數(shù)：

汽車總質量　　600kg	額定功率　90kW
每個輪胎與地面的接觸面積　50cm2	百公里耗油量　10L
汽油密度　O.75×103kg/m3	***************

請根據(jù)有關參數(shù)求解下列問題．（g取10N/kg）
（1）小汽車行駛100km，它的耗油量為多少千克？
（2）小汽車靜止在水平路面上時，它對路面的壓強多大？
（3）若小汽車以恒定的額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的關系如圖乙所示．則在0-5s時間內(nèi)，小汽車發(fā)動機做了多少功？小汽車運動過程中受到的阻力多大？
（4）小明觀察到汽車尾部安裝有丙圖所示的裝置，爸爸告訴他這叫氣流偏導器，當汽車快速行駛時，能提高汽車的抓地性能，保證行車安全．小明聽后一頭霧水，你能運用物理道理幫他解釋清楚嗎？

Answer 1

解：（1）消耗汽油體積：V=10L=10×10^-3m³，
∵ρ=，
∴m=ρV=O.75×10³kg/m³×10×10^-3m³=7.5kg；
（2）∵小汽車靜止在水平路面上，
∴F=G=mg=600kg×10N/kg=6×10³N，
S=4×50cm²=200cm²=200×10^-4m²，
p===3×10⁵Pa；
（3）∵P=，
∴轎車發(fā)動機做的功：W=Pt=9×10⁴W×5s=4.5×10⁵J．
當轎車速度達到30m/s時不再改變，此時做勻速直線運動，
∵P===Fv，
∴轎車受到的阻力為f=F===3000N．
（4）要增加轎車對地面的壓力，提高車輪的抓地性能，就要使轎車高速行駛時，導流板上方的空氣流速小壓強大，下方的空氣流速大壓強小，即上方平直下方凸起，產(chǎn)生一個向下的壓強差．
答：（1）小汽車行駛100km，它的耗油量為7.5kg；
（2）小汽車靜止在水平路面上時，壓強是3×10⁵Pa．
（3）在0-5s時間內(nèi)，小汽車發(fā)動機做了4.5×10⁵J的功；小汽車運動過程中受到的阻力為3000N．
（4）導流板上方的空氣流速小壓強大，下方的空氣流速大壓強小，即上方平直下方凸起，產(chǎn)生一個向下的壓強差，提高車輪的抓地性能．
分析：（1）由表中可知，100km消耗汽油的體積，利用密度公式求消耗的質量；
（2）小汽車靜止在水平路面上，對路面的壓力等于汽車重，求出受力面積（4輪胎與地面的接觸面積），利用壓強公式求汽車對地面的壓強；
（3）由圖中運動的速度與時間的關系可知轎車在前5s做加速運動，已知牽引功率和時間，根據(jù)W=Pt求出轎車發(fā)動機做的功；由圖象知在速度達到30m/s時，汽車做勻速直線運動，所以牽引力等于阻力，利用公式F=達到牽引力，也就知道了阻力．
（4）流體壓強與流速的關系：流速越大，壓強越��；流速越小，壓強大．
點評：本題考查了學生對壓強公式、密度公式、功率公式、二力平衡條件的掌握和運用，計算固體壓強時，注意受力面積的計算（四個輪子與地面的接觸面積），利用好功率推導公式P=Fv計算．