题目内容

13.已知××型汽车的质量M=1200kg,汽车的额定功率P=40kW.一般情况下,驾驶员酒后的反应时间(从发现情况到开始制动所需的时间)比正常时慢了1-5s,易发生交通事故.下表格为《驾驶员守则》中驾驶员在不同车速时所对应的正常反应距离(汽车在正常反应时间内通过的距离)的表格:
车速v(km/h)406080
反应距离s(m)57.510
(1)假设汽车在水平路面上以额定功率匀速行驶时间t1=15min,速度大小v1=72km/h,消耗汽油的质量m=2kg,求该汽车受到阻力大小和汽车发动机的效率;(g=10N/kg,q汽油=4.5×107J/kg)
(2)请根据表格数据,计算驾驶员的正常反应时间;
(3)某司机驾车前行,突然发现前方90m处发现有一队学生在斑马线上横过马路,司机从发现险情到踩刹车制动需要反应时间为0.8s,这段时间内汽车保持原速前进了16m.汽车制动后还要继续向前滑行35m才能停下.汽车制动前的速度是多少?若司机酒后驾车,反应时间是平时的4倍,请通过计算判断汽车是否撞上障碍物.
(4)反应距离取决于反应时间和行驶速度,下列行为不会使司机反应时间变长的是D
A.疲劳驾驶  B.酒后驾驶  C.打手机  D.超速驾驶.

分析 (1)①已知汽车的额定功率和行驶时间,利用公式W=Pt得到牵引力做的功;已知汽车额定功率和行驶速度,利用公式F=$\frac{P}{v}$得到牵引力,因为汽车匀速直线运动,所以受到的阻力等于牵引力;
②已知消耗的汽油的质量和汽油的热值,根据公式Q=qm可求汽油完全燃烧释放的能量,汽车牵引力做的功与释放能量的比值就是汽车能量的利用率.
(2)反应时间内汽车仍匀速行驶,根据速度的定义式计算反应时间即可;
(3)反应时间内做匀速运动,刹车时做匀减速直线运动,根据速度公式列式求解,然后与实际距离作比较即可;
(4)超速指车辆行驶的速度超过规定的数值,只会增加反应距离的大小,不会影响到反应时间.

解答 解:
(1)①由P=$\frac{W}{t}$得,
牵引力做的功为W=Pt=40×103W×15×60s=3.6×107J;
根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv
则汽车牵引力为:
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{40×1{0}^{3}W}{72×\frac{1}{3.6}m/s}$=2000N,
机车受到的阻力为:
f=F=2000N.
②汽油完全燃烧释放的能量:
Q=mq=2kg×4.5×107J/kg=9×107J,
汽车发动机的效率:
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{3.6×1{0}^{7}J}{9×1{0}^{7}J}$×100%=40%;
(2)车速v1=40 km/h=$\frac{40}{3.6}$m/s,由于在反应时间内汽车仍匀速行驶,根据车速v和反应距离s可计算驾驶员的反应时间
△t=$\frac{{s}_{1}}{{v}_{1}}$=$\frac{5m}{\frac{40}{3.6}m/s}$=0.45s 
即驾驶员的反应时间为0.45s.  
(3)车速:v2=$\frac{{s}_{2}}{{t}_{2}}$=$\frac{16m}{0.8s}$=20m/s=72km/h,若反应时间是平时的4倍,则t3=4×0.8s=3.2s,
驾驶员的反应距离:s=v3t3=20m/s×3.2s=64m                          
故s总=s反+s刹=64m+35m=109m>90m,所以会撞上障碍物;
(4)疲劳驾驶、酒后驾驶、打手机都会使司机反应迟钝或者注意力不集中,增加反应时间;超速行驶会增加反应距离,与反应时间没有关系.
答:(1)该汽车受到阻力为2000N;汽车发动机的效率为40%;
(2)驾驶员的正常反应时间为0.45s;
(3)会撞上障碍物;
(4)D.

点评 本题考查阻力、做功、速度、功率与效率等的计算,首先要有读题能力,读懂题意是解题的关键.其次明确制动距离的构成,然后结合运动学公式进行计算分析.

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