Question

14．江夏某中学的小明同学家购买了一辆如图所示的小轿车，小轿车质量是1.5t，轮胎和地面的接触的总面积是400cm²，“五一”小明自驾出省游玩，（g=10N/kg）
（1）在图中画出小轿车匀速直线行驶时水平方向所受力的示意图．若小明家的小轿车在平直的高速公路上以100km/h的速度行驶如图所示，小轿车受到的阻力为车重的0.03 倍，则小轿车所受牵引力为450N；
（2）若考虑周围空气对它的影响，小轿车运动时对地面的压力小于静止时对地面的压力（选填“大于”、“小于”或“等于”）．
（3）静止的小轿车对地面的压强多大？

Answer 1

分析 （1）小轿车匀速直线行驶时，水平方向受到的阻力和牵引力是一对平衡力，作用点在重心上，据此作出水平方向所受力的示意图；根据题意求出小轿车受到的阻力，根据二力平衡条件求出受到的牵引力；
（2）汽车高速行驶时，由于汽车的向上凸的流线型结构使汽车上方空气的流速大于下方空气的流速，根据流速与压强的关系判断上方压强和下方压强的关系，进一步判断对地面压力的变化；
（3）静止的小轿车对地面的压力和自身的重力相等，根据p=$\frac{F}{S}$求出对地面的压强．

解答 解：（1）小轿车匀速直线行驶时，水平方向受到的阻力和牵引力是一对平衡力，作用点在重心上，示意图如下图所示：

因小轿车受到的阻力为车重的0.03倍，且阻力和牵引力是一对平衡力，二力大小相等，
所以，小轿车所受牵引力：
F=f=0.03G=0.03mg=0.03×1.5×10³kg×10N/kg=450N；
（2）小汽车在水平路面上静止时，对地面的压力等于其重力；
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；
所以，小轿车运动时对地面的压力小于静止时对地面的压力；
（3）静止的小轿车对地面的压力：
F_压=G=mg=1.5×10³kg×10N/kg=1.5×10⁴N，
对地面的压强：
p=$\frac{{F}_{压}}{S}$=$\frac{1.5×1{0}^{4}N}{400×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=3.75×10⁵Pa．
答：（1）受力的示意图如上图所示；450；
（2）小于；
（3）静止的小轿车对地面的压强为3.75×10⁵Pa．

点评 本题考查了力的示意图、二力平衡条件、重力公式、压强公式及流速与压强关系的应用，关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等以及升力产生的原因．