题目内容

16.小明的爸爸新买来了一辆小汽车,如图所示,这辆汽车匀速行驶144km,用时2h,消耗汽油9kg,其发动机的功率23kW,请运用所学的知识解答下列问题.(汽油的热值为4.6×107J/kg)
(1)汽车静止在水平地面上时,汽车对地面的压力和所受的支持力不是(选填“是”或“不是”)一对平衡力.
(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?
(4)观察小汽车的外形,判断小汽车在水平路面高速行驶和静止时对地面压力哪一个大?为什么?

分析 (1)根据二力平衡的条件:作用在同一物体上的两个力,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,即可做出判断;
(2)知道汽车发动机的功率和行驶时间,根据P=$\frac{W}{t}$的变形公式W=Pt可求发动机牵引力做的功,
再利用W=Fs的变形公式F=$\frac{W}{s}$可求汽车匀速行驶时所受的牵引力;
(3)根据Q放=mq求出汽油完全燃烧放出的热量(总能量),利用效率公式η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%求出汽油机的效率;
(4)静止时对地面的压力等于汽车自身的重力,高速行驶时,根据流体压强与流速的关系即可解释这个问题.

解答 解:(1)汽车静止在水平地面上时,汽车对地面的压力和所受的支持力不是一对平衡力,而是一对相互作用力.
(2)发动机的功率P=23kW=2.3×104W,工作时间t=2h=7200s,
由P=$\frac{W}{t}$得,发动机牵引力做的功:
W=Pt=2.3×104W×7200s=1.656×108J,
汽车行驶的路程s=144km=1.44×105m,
由W=Fs得,汽车受的牵引力:
F=$\frac{W}{s}$=$\frac{1.656×1{0}^{8}J}{1.44×1{0}^{5}m}$=1150N.
(3)9kg汽油完全燃烧放出的热量:
Q放=mq=9kg×4.6×107J/kg=4.14×108J,
汽车发动机的效率:
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%
=$\frac{1.656×1{0}^{8}J}{4.14×1{0}^{8}J}$×100%
=40%.
(4)根据小汽车的外形,当小汽车高速行驶时,汽车上方的空气流速大于下方的空气流速,
所以上方的压强小于下方的压强,从而产生向上的压力差,减小了对地面的压力,
故小汽车在水平路面静止时对地面压力大.
答:(1)不是;
(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%;
(4)小汽车在水平路面静止时对地面压力大;
根据小汽车的外形,当小汽车高速行驶时,汽车上方的空气流速大于下方的空气流速,
所以上方的压强小于下方的压强,从而产生向上的压力差,减小了对地面的压力.

点评 本题考查了平衡力的辨别、功的计算、效率的计算及流体压强与流速的关系等知识,涉及内容较多,关键是公式及其变形的灵活运用,并结合相关知识点进行分析解答,是中考热点.

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