Question

4．随着人们生活水平的不断提高，各种小汽车已经走进我们的家庭．仔细观察和思考，可以发现小汽车的一些设计和使用过程中的许多现象都与物理知识有关，请你用学过的物理知识解答下面的问题：

（1）小汽车的外形设计成流线型（如图1所示），当小汽车在水平路面上高速行驶时对路面的压力比静止时减小（选填“增大”、“减小”或“不变”），其原因是小汽车外型是流线型，当汽车高速行驶时，车身上方空气流速大，压强小，小汽车受到了一个向上的升力，减小了小汽车对地面的压力．
（2）汽车发动机工作时，缸体的温度很高，为确保发动机正常工作，需对缸体进行冷却．汽车发动机常用水作为冷却剂，这主要利用了水的比热容大的特性．若汽车的水箱中装有10kg水，当水温升高50℃时吸收的热量是2.1×10⁶J．
（3）“五•一”期间，小明一家开车外出旅游，从甲地开往乙地的途中，前一半路程中的速度是60Km/h，后一半路程中的速度是40Km/h，求汽车在全程中的平均速度是多大？
（4）图2为某小汽车测定油箱内油量的电路原理图．其中：R_x为压力传感器，它的电阻值随受到压力的变化而变化，阻值随压力变化的关系如图3所示；表A为油量表，它实质是一只电流表，油箱内油量的变化通过电流表示数的变化显示出来； R₀是阻值为5Ω的定值电阻；电源电压恒为15V；油箱位于压力传感器R_x上，空油箱重50N．若电流表的量程为0-0.6A，该油箱加满93号汽油时，指针恰好指示最大刻度，求：油箱最多能储油多少升？

Answer 1

分析 （1）车子静止在水平面上，车子对路面的压力等于重力；当流线型的车子快速行驶时，产生升力，车子对地面压力减小．
（2）与其它液体相比，水的比热最大，在质量和升高的温度相同时，水吸收的热量最多．
知道水的质量、温度变化量、水的比热，根据Q=cm△t求出水吸收的热量．
（3）知道路程和时间，根据速度公式求出平均速度．
（4）由图象读出传感器受到的压力即为油箱和油的重力，然后减去空油箱重即为油重，根据G=mg求出质量，再根据密度公式求出储油的体积．

解答 解：（1）小汽车外型是流线型，当汽车高速行驶时，相同时间内，空气经过上方的路程比下方路程长，流速大，压强小，汽车在压强差下产生向上的升力，汽车对路面的压力减小，小于汽车的重力．
（2）汽车发动机工作过程中，不可避免地产生很多热量，这些热量如不及时带走会影响机器的正常工作．由公式Q=cm△t知，在质量和升高的温度相同时，与其它液体比较，因为水的比热最大，所以吸收的热量最多，冷却效果最好．故汽车发动机常用水作为冷却剂．
水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×10kg×50℃=2.1×10⁶J；
（3）汽车在全程中的平均速度：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{s}{\frac{\frac{s}{2}}{{v}_{1}}+\frac{\frac{s}{2}}{{v}_{2}}}$=$\frac{2{v}_{1}{v}_{2}}{{v}_{1}+{v}_{2}}$=$\frac{2×60km/h×40km/h}{60km/h+40km/h}$=48km/h．
（4）由图象可知，Rx=20Ω时，传感器受到的压力F=400N，
油的重力：
G_油=G-G_油箱=F-G_油箱=400N-50N=350N，
由G=mg和ρ=$\frac{m}{V}$可得，油的体积：
V=$\frac{{m}_{汽油}}{{ρ}_{汽油}}$=$\frac{{G}_{汽油}}{{ρ}_{汽油}g}$=$\frac{350N}{0.7×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.05m³=50L．
故答案为：
（1）减小；小汽车外型是流线型，当汽车高速行驶时，车身上方空气流速大，压强小，小汽车受到了一个向上的升力，减小了小汽车对地面的压力．
（2）比热容大；2.1×10⁶；
（3）48km/h；
（4）50L．

点评 本题考查知识点较多，需要掌握改变压强的方法、压强的计算、比热容、流体压强与流速的关系、吸热公式、密度公式的应用等物理知识，渗透了环保知识，和生活现象密切联系，体现了学以致用的原则．