Question

1．小明家新買了一輛小汽車，如圖所示，小明坐著這輛汽車勻速行駛144km，用時2h，消耗汽油9kg．請根據(jù)下表提供的信息，運用所學的知識解答下列問題．（g取10N/kg）

汽車質量/kg	1500
靜止時一個輪胎與地接觸面積/cm2	150
發(fā)動機功率/kW	23
汽油的熱值/（J•kg-1）	4.6×107

（1）汽車（空載）靜止時對水平地面的壓強是多少？
（2）汽車勻速行駛時所受的牽引力是多大？
（3）汽車發(fā)動機的效率是多少？
（4）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，對地面壓力哪一個大？為什么？

Answer 1

分析 （1）汽車對地面的壓力等于其重力，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出對水平地面的壓強；
（2）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$求出汽車牽引力；
（3）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出牽引力做的功，根據(jù)Q=mq求出消耗汽油放出的總能量，根據(jù)η=$\frac{W}{Q}$求出發(fā)動機效率；
（4）由車的形狀及流體的性質可知氣體對車產(chǎn)生的壓強變化，則可知車對地面的壓力變化．

解答 解：（1）汽車（空載）靜止時對水平地面的壓力：
F=G=mg=1500kg×10N/kg=15000N，
對水平地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{15000N}{4×150×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=2.5×10⁵Pa；
（2）由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$得：
牽引力：F=$\frac{Pt}{s}$=$\frac{23000W×2×3600s}{144000m}$=1150N；
（3）由P=$\frac{W}{t}$得：
牽引力做的功：
W=Pt=23000W×2×3600s=1.656×10⁸J，
消耗汽油放出的總能量：
Q=mq=9kg×4.6×10⁷J/kg=4.14×10⁸J，
發(fā)動機效率：
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{1.656×1{0}^{8}J}{4.14×1{0}^{8}J}$×100%=40%；
（4）小汽車在水平路面上靜止時，對地面的壓力大；
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，流過上方的空氣流速快，下方的流速慢，上方的壓強小，下方的壓強大，產(chǎn)生向上的壓力差，減小對地面的壓力．
答：（1）汽車（空載）靜止時對水平地面的壓強是2.5×10⁵Pa；
（2）汽車勻速行駛時所受的牽引力是1150N；
（3）汽車發(fā)動機的效率是40%；
（4）小汽車在水平路面上靜止時，對地面的壓力大；
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，流過上方的空氣流速快，下方的流速慢，上方的壓強小，下方的壓強大，產(chǎn)生向上的壓力差，減小對地面的壓力．

點評 此題主要考查的是學生對重力、壓強、功率、熱值、效率計算公式以及流體壓強和流速的關系的理解和掌握，綜合性很強，難度較大．