题目内容

13.美国研制出“会飞的汽车”.如图所示,其车身和一般的汽车相似,但车门多了两个可折叠的翅膀,在陆地行驶时,翅膀折叠;在空中飞行时,翅膀张开.汽车的参数如下表.问:
汽车质量600kg发动机功率75kW
空中最大飞行速度200km/h最大飞行距离800km
陆地最大行驶速度150km/h轮胎与地面接触面积4×0.03m2
(1)会飞的汽车飞行时,机翼上方的空气流速大,压强较小.
(2)该汽车在地面以最大行驶速度匀速行驶0.2h,通过的距离是多少?
(3)该汽车静止在地面上时,对地面的压强是多少?
(4)若汽车在空中以最大飞行速度匀速飞行200km,汽车受到的阻力是多大?

分析 (1)流体压强与流速的关系:流速越大,压强越小;流速越小,压强越大;
(2)知道速度和时间,利用s=vt求出通过的距离;
(3)汽车对地面的压力等于其重力,知道受力面积,根据p=$\frac{F}{S}$求出对地面的压强;
(4)知道汽车的飞行速度和功率,根据P=Fv求出牵引力,根据二力平衡条件求出汽车受到的阻力.

解答 解:
(1)等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面,由于上表面弯曲,所以机翼上方的流速就大于机翼前方的流速;而下表面平直,因此机翼下方的流速大致等于前方的流速,从而可以知道,机翼上方的流速大于机翼下方的流速,所以机翼上方的压强小于机翼下方的压强;
(2)由题知,汽车在地面以最大行驶速度v=150km/h,t=0.2h,
由v=$\frac{s}{t}$得汽车通过的距离:
s=vt=150km/h×0.2h=30km;
(3)汽车对地面的压力:
F=G=mg=600kg×9.8N/kg=5880N,
轮胎与地面接触面积S=4×0.03m3=0.12m3,
汽车对地面的压强:
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{5880N}{0.12{m}^{2}}$=4.9×104Pa;
(4)汽车的最大飞行速度:v′=200km/h=$\frac{500}{9}$m/s,发动机功率P=75kW=75000W,
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv得汽车的牵引力:
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{75000W}{\frac{500}{9}m/s}$=1350N,
因为汽车在空中匀速飞行,所以汽车受到的阻力f=F=1350N.
故答案为:(1)大;小;
(2)该汽车在地面以最大行驶速度匀速行驶0.2h,通过的距离是30km;
(3)该汽车静止在地面上时,对地面的压强是4.9×104Pa;
(4)若汽车在空中以最大飞行速度匀速飞行200km,汽车受到的阻力是1350N.

点评 本题主要考查了学生对流体压强与流速的关系、速度公式、重力公式、压强公式、功率公式的了解与掌握,知识点较多,但都属于基础,难度不大.

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