Question

5．随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭．小林的爸爸最近也购买了一辆汽车，新车的相关信息如下表所示：

车身质量	2000kg	车身长度	6.8m
核定成员	5人	最大车速	220km/h
满载轮胎与地接触面积	5000cm2	发动机水箱积	50L

试回答以下问题：
（1）汽油机是汽车的“心脏”，汽油机工作时什么冲程使汽车获得动力？
（2）该汽车空载停放在水平的停车场时，汽车对地面的压强有多大？
（3）若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，设运动的速度v与时间t的关系如图甲所示，则在15～25s时间内，轿车发动机做的功是多少？轿车运动过程中受到的阻力是多少？
（4）该汽车行驶过程的30秒中，0～15秒钟和15～30秒的发动机牵引力是否相同？

Answer 1

分析 （1）在汽油机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；
（2）汽车静止时对水平地面的压力和自身的重力相等，根据G=mg求出其大小，再根据p=$\frac{F}{S}$求出对地面的压强；
（3）根据W=Pt求出轿车发动机做的功；
由图可知轿车匀速直线运动时的速度，根据P=Fv求出牵引力的大小，再根据匀速直线运动时阻力和牵引力是一对平衡力求出阻力的大小；
（4）根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv分析0～15秒钟和15～30秒的发动机牵引力是否相同．

解答 解：（1）汽油机的做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，因此，汽油机工作时做功冲程使汽车获得动力；
（2）该汽车空载时，汽车对水平地面的压力：F=G=mg=2000kg×10N/kg=2×10⁴N；
轮胎与地接触面积：S=5000cm²=0.5m²，
汽车对水平地面的压强：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{2×1{0}^{4}Pa}{0.5{m}^{2}}$=4×10⁴Pa；
（3）由图可知，轿车在15s～25s内速度为30m/s不变，即做匀速直线运动，
已知发动机的恒定功率P=90kW=9×10⁴W，
由P=$\frac{W}{t}$可得，轿车发动机做的功：
W=Pt=9×10⁴W×10s=9×10⁵J．
由图可知，轿车匀速直线运动时，v=30m/s，
则由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，可得牵引力：
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{9×1{0}^{4}W}{30m/s}$=3×10³N，
轿车匀速直线运动时阻力和牵引力是一对平衡力，
则轿车运动过程中受到的阻力：f=F=3×10³N，
（4）由图象可知，0～15秒钟和15～30秒运动速度不同，
由于汽车以恒定功率行驶，由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可知，0～15秒钟和15～30秒发动机的牵引力也不同．
答：（1）汽油机是汽车的“心脏”，汽油机工作时做功冲程使汽车获得动力；
（2）该汽车空载停放在水平的停车场时，汽车对地面的压强有4×10⁴Pa；
（3）轿车发动机做的功是9×10⁵J．轿车运动过程中受到的阻力是3×10³N，
（4）0～15秒钟和15～30秒的发动机牵引力不同．

点评 本题以交通运输为背景，考查了与热机、压强的计算等有关的相关知识，综合性较强，但都属基本知识点．