Question

11．随着时代的进步，轿车的车速和性能有了较大提升，某轿车如图所示，请回答如下问题：
（1）当轿车高速行驶时，对地面的压力会变小（选填“不变”“变大”“变小”）
（2）小轿车上都装有一个用来提醒司机是否关好车门的指示灯．四个车门中只要有一个门没关好（相当于一个开关断开），指示灯就发光提醒．如图所示四个电路中，能体现该装置工作原理的是（D　）

（3）小明坐着这辆汽车匀速行驶144km，用时2h，消耗汽油9kg，其发动机的功率为23kW．（汽油的热值为4.6×10⁷J/kg）
①汽车匀速行驶时速度是多少？
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？

Answer 1

分析 （1）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；
（2）根据串并联电路的特点，以及开关在电路中的作用对各选项逐一分析，找出符合题意的选项；
（3）①已知行驶的路程和时间，根据公式v=$\frac{s}{t}$可求汽车匀速行驶时速度；
②已知汽车的功率和行驶的时间，根据公式W=Pt可求发动机做的功；再利用公式F=$\frac{W}{s}$可求汽车匀速行驶时所受的牵引力；
③已知消耗的汽油的质量，根据公式Q=qm可求释放的能量，发动机做的功与汽油释放能量的比值就是发动机的效率．

解答 解：（1）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，下方的空气流速慢，上方的压强小，下方的压强大，产生向上的压力差，减小了对地面的压力；
（2）在A中，只要任何一个开关闭合，电阻都会被短路，但灯泡仍然发光，开关全部断开时，电阻与灯泡串联，灯泡仍然发光，故A不合题意，
在B中，只要闭合一个开关，灯泡就会被短路不发光，B不合题意，
在C中，不管开关闭合还是断开，灯泡都会发光，C不合题意，
在D中，当开关都闭合时，灯泡被短路，不发光，当任何一个断开时，灯泡不会被短路，灯泡发光，故D符合题意；
（3）①已知路程s=144km，所用时间t=2h，
汽车匀速行驶时速度：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{144km}{2h}$=72km/h；
②由P=$\frac{W}{t}$可得，发动机做的功：
W=Pt=23000W×7200s=1.656×10⁸J，
由W=Fs可得，汽车受的牵引力：
F=$\frac{W}{s}$=$\frac{1.656×1{0}^{8}J}{144000m}$=1150N；
③汽油完全燃烧释放的能量：Q=qm=4.6×10⁷J/kg×9kg=4.14×10⁸J；
发动机的效率：η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{1.656×1{0}^{8}J}{4.14×1{0}^{8}J}$×100%=40%；
故答案为：（1）变小；（2）D；
（3）①汽车匀速行驶时速度是72km/h；
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%．

点评 本题考查流体压强、电路、速度、做功、牵引力、能量、效率等的计算，主要是公式及其变形的灵活运用，难度不大，综合性较强．