Question

5．随着人们生活水平不断提高，小龙家最近也买了辆轿车．

（1）如图甲所示，轿车在高速行驶时会有“飘”的感觉，其依据的物理原理是车身上方空气流速快、压强小，下方空气流速慢、压强大，形成向上的升力；当轿车遇到阻碍紧急刹车时，车上的乘客会因惯性而向前（前/后）倾倒，所以乘客必须系好安全带．
（2）经过加油站时，小明闻到汽油味，这是因为汽油分子在不停地做无规则的运动，随着气温的升高，汽油的密度将会变小（变大/变小/不变）．
（3）若该空车重为1.8×10⁴N，每个车轮与地面接触面积为1dm²，驾驶员及随身物品总质量为200kg，则该车静止对地面的压强5×10⁵Pa．
（4）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，则经过10s轿车发动机所做的功是9×10⁵J，当牵引力为3×10³N时轿车能保持匀速直线运动．

Answer 1

分析 （1）从流体压强与流速关系的解答解释轿车高速行驶时为什么会有“飘”的感觉；从惯性的角度解释为什么刹车时乘客会倾倒；
（2）从分子热运动的角度来解释汽油味的产生，并知识温度越高，物体热胀冷缩，密度变小；
（3）求出车和人、物品的总重力，得到压力，再利用压强的公式p=$\frac{F}{S}$计算车对地面的压强；
（4）根据公式W=Pt可计算轿车10秒所做的功，同时从图象中找出汽车匀速行驶时的速度，再由公式P=Fv的变形求出牵引力的大小．

解答 解：（1）轿车是车身呈流线型，高速行驶时，上方空气流速快、压强小，下方空气流速慢、压强大，形成向上的升力，所以轿车在高速行驶时会有“飘”的感觉；
当轿车遇到阻碍紧急刹车时，车上的乘客会因惯性仍保持原来的运动状态，所以会向前倾倒，所以乘客必须系好安全带．
（2）经过加油站时，闻到汽油味，这是因为汽油分子在不停地做无规则的运动，随着气温的升高，汽油的体积会有一定程度的膨胀，所以密度将会变小．
（3）驾驶员及随身物品总质量为200kg，
则其重力G=m_人+物g=200kg×10N/kg=2000N，
车、人和物品的总重力：G_总=1.8×10⁴N+2000N=2×10⁴N，
车轮与地面的总接触面积为：S=4×1dm²=4×10^-2m²，
该车静止对地面的压强：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{2×1{0}^{4}N}{4×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=5×10⁵Pa．
（4）经过10s轿车发动机所做的功是：W=Pt=9×10⁴W×10s=9×10⁵J．
由图可知轿车匀速直线运动时，v=30m/s，
由公式P=Fv可得，
牵引力F=$\frac{P}{v}$=$\frac{9×1{0}^{4}W}{30m/s}$=3×10³N，
因为轿车匀速直线运动时阻力和牵引力是一对平衡力，
所以当牵引力为3×10³N时轿车能保持匀速直线运动．
故答案为：（1）车身上方空气流速快、压强小，下方空气流速慢、压强大，形成向上的升力；惯性；前．
（2）汽油分子在不停地做无规则的运动；变小．
（3）5×10⁵；
（4）9×10⁵；3×10³．

点评 本题中有压强的计算、流体压强与流速的关系、功的计算、功率公式的运用、分子热运动的现象等，综合性强，需要我们对相关知识有一个熟练的掌握并能灵活运用．