Question

9．小明的爸爸新买了一辆小汽车，如图1所示，今年“五•一”期间，爸爸开车带着小明出去旅游．汽车（包括车上的人和物品）质量为1.8×10³kg，车轮与地面的总接触面积为0.09m²，当汽车以25m/s的速度在平直路面上匀速行驶时，匀速行驶时所受阻力为1000N．求：

（1）当汽车以25m/s的速度在平直路面上匀速行驶时牵引力是多大？
（2）汽车静止时对路面的压强？
（3）观察小汽车的外型，判断小汽车在水平路面高速行驶和静止时，对地面压力哪一个大？为什么？
（4）汽车以汽油做为燃料，如图2四幅图片表示的是汽油机工程过程中的4个冲程，在汽车行驶中能给汽车提供动力的是如图2中的哪一个C．

Answer 1

分析 （1）根据二力平衡知识进行分析解答．
（2）已知汽车的质量，利用G=mg可以得到汽车的重力，也就是对地面的压力；已知对地面的压力和接触面积，利用p=$\frac{F}{S}$就能计算出汽车对地面的压强．
（3）静止时对地面的压力等于汽车自身的重力，高速行驶时，根据流体压强与流速的关系即可解释这个问题．
（4）判断汽油机的四个冲程，先看进气门和排气门的关闭情况，进气门打开的是吸气冲程，排气门打开的是排气冲程，进气门和排气门都关闭的是压缩冲程或者做功冲程；活塞上行为压缩冲程和排气冲程；活塞下行为吸气冲程和做功冲程．

解答 解：（1）由于汽车在平直路面上匀速行驶，
所以汽车处于平衡状态，故牵引力等于阻力，即F=f=1000N；
（2）汽车静止时对路面的压力：F=G=mg=1.8×10³kg×10N/kg=1.8×10⁴N，
汽车静止时对地面的压强：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.8×1{0}^{4}N}{0.09{m}^{2}}$=2×10⁵Pa；
（3）汽车静止时对地面的压力等于汽车自身的重力；根据小汽车的外形可知，当小汽车高速行驶时，汽车上方的空气流速大于下方的空气流速，所以上方的压强小于下方的压强，从而产生向上的压力差，减小了对地面的压力，故小汽车在水平路面静止时对地面压力大；
（4）在汽车行驶中将内能转化为机械能，能给汽车提供动力的是做功冲程；由图2知，C图气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，将内能转化为机械能，故选C．
答：（1）当汽车以25m/s的速度在平直路面上匀速行驶时牵引力是1000N；
（2）汽车静止时对路面的压强是2×10⁵Pa；
（3）小汽车在水平路面静止时对地面压力大；根据小汽车的外形可知，当小汽车高速行驶时，汽车上方的空气流速大于下方的空气流速，所以上方的压强小于下方的压强，从而产生向上的压力差，减小了对地面的压力；
（4）在汽车行驶中能给汽车提供动力的是图2中的C．

点评 本题考查了平衡力的辨别、压强的计算及流体压强与流速的关系等知识，涉及内容较多，关键是公式及其变形的灵活运用，并结合相关知识点进行分析解答．