Question

随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭．小林的爸爸最近也购买了一辆轿车．下表是这辆四轮轿车的部分数据：

轿车的基本参数		氙气大灯的技术参数
车身质量（千克）	1900	额定电压（伏）	12
长/宽/高（毫米）	5175/1899/1480	耗电功率（瓦）	35
油耗（升/百千米）	7.4	电瓶的技术参数
最大输出功率（千瓦）	150	电压（伏）	12
最高时速（千米/小时）	210	充电时间（小时）	20
轮胎宽度（毫米）	200	容量（安?小时）	50

（1）该轿车空车停放在水平路面上时，某同学测得该轿车轮胎与地面接触的长度约为50毫米（沿车长的方向）．则此时该轿车对水平路面的压强约为多大（g取10牛/千克）？
（2）请在图甲中用笔画线代替导线将汽车的启动原理图连接完整．
说明：当钥匙插入仪表板上的钥匙孔并转动（相当于闭合开关），电动机工作，启动轿车；电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压．
（3）若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度v与时间t的关系如图乙所示．则在0-5s时间内，轿车发动机做功多少J？轿车运动过程中受到的阻力是多少N？
（4）该轿车的头部装有两盏氙气大灯，若用该轿车上充足电的电瓶给氙气大灯供电．最多能供氙气大灯正常工作多长时间？

Answer 1

分析：（1）固体压强的计算：先算出受力面积，再计算压力的大小，最后代入公p=

F

S

进行计算．
（2）电磁铁工作时吸引衔铁下来，根据杠杆原理衔铁的另一端向右运动与触点相连，使电动机连通开始工作；电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压，故电磁铁只利用电源的一部分，并且电磁铁和电动机，都能独立、同时工作，故二者应并联连接；
（3）利用功的公式W=Pt进行计算，再利用二力平衡知识，阻力大小等于牵引力，而牵引力等于功率除以速度；
（4）从数据表中找出电池的电压、电流和充电时间和疝气灯的额定功率，先计算出电池储存的电能，再求疝气灯的通电时间．

解答：解：（1）每个轿车轮胎的受力面积大小等于：S₁=0.2m×0.05m=0.01m²
轿车轮胎的总受力面积大小等于：S=4S₁=4×0.01m2=0.04m²
轿车对地面的压力大小等于：F=G=mg=1900kg×10N/kg=19000N
轿车对地面的压强为：p=

F

S

=

19000N

0.04m2

=4.75×10⁵Pa；
答：该轿车对水平路面的压强约为4.75×10⁵Pa．
（2）电路如图所示：

（3）轿车发动机做功 W=Pt=90×10³W×5s=4.5×10⁵J；
由图示知轿车匀速运动的速度是v=30m/s；
所以，轿车运动过程中受到的阻力：f=

P

v

=

9×104W

30m/s

=3×10³N；
答：在0-5s时间内，轿车发动机做功为4.5×10⁵J；轿车运动过程中受到的阻力是3×10³N．
（4）电瓶的电能储存量为：W=UIt=12V×50A×3600s=2.16×10⁶J
两盏疝气灯的总功率为：P=35W×2=70W
供电时间为：t=

W

P

=

2.16×106J

70W

=30857s；
答：最多能供氙气大灯正常工作30857s．

点评：本题让学生依据表格中的参数和相关图象通过选择有用的信息来进行力学、电学等综合计算及电路图的连接和分析，这个题是很有难度的．