Question

1．小明家新买了一辆小汽车，如图所示，小明坐着这辆汽车匀速行驶144km，用时2h，消耗汽油9kg．请根据下表提供的信息，运用所学的知识解答下列问题．（g取10N/kg）

汽车质量/kg	1500
静止时一个轮胎与地接触面积/cm2	150
发动机功率/kW	23
汽油的热值/（J•kg-1）	4.6×107

（1）汽车（空载）静止时对水平地面的压强是多少？
（2）汽车匀速行驶时所受的牵引力是多大？
（3）汽车发动机的效率是多少？
（4）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？

Answer 1

分析 （1）汽车对地面的压力等于其重力，根据p=$\frac{F}{S}$求出对水平地面的压强；
（2）根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$求出汽车牵引力；
（3）根据P=$\frac{W}{t}$求出牵引力做的功，根据Q=mq求出消耗汽油放出的总能量，根据η=$\frac{W}{Q}$求出发动机效率；
（4）由车的形状及流体的性质可知气体对车产生的压强变化，则可知车对地面的压力变化．

解答 解：（1）汽车（空载）静止时对水平地面的压力：
F=G=mg=1500kg×10N/kg=15000N，
对水平地面的压强：
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：
牵引力：F=$\frac{Pt}{s}$=$\frac{23000W×2×3600s}{144000m}$=1150N；
（3）由P=$\frac{W}{t}$得：
牵引力做的功：
W=Pt=23000W×2×3600s=1.656×10⁸J，
消耗汽油放出的总能量：
Q=mq=9kg×4.6×10⁷J/kg=4.14×10⁸J，
发动机效率：
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{1.656×1{0}^{8}J}{4.14×1{0}^{8}J}$×100%=40%；
（4）小汽车在水平路面上静止时，对地面的压力大；
小汽车的形状上面凸起，下面平直，在水平路面上高速行驶时，流过上方的空气流速快，下方的流速慢，上方的压强小，下方的压强大，产生向上的压力差，减小对地面的压力．
答：（1）汽车（空载）静止时对水平地面的压强是2.5×10⁵Pa；
（2）汽车匀速行驶时所受的牵引力是1150N；
（3）汽车发动机的效率是40%；
（4）小汽车在水平路面上静止时，对地面的压力大；
小汽车的形状上面凸起，下面平直，在水平路面上高速行驶时，流过上方的空气流速快，下方的流速慢，上方的压强小，下方的压强大，产生向上的压力差，减小对地面的压力．

点评 此题主要考查的是学生对重力、压强、功率、热值、效率计算公式以及流体压强和流速的关系的理解和掌握，综合性很强，难度较大．