Question

2．2017年将要竣工的福建龙岩大桥，超过了法国的本艾因大桥成为世界上最重的转体结构大桥．高架桥限速60km/h，正桥长340m，引桥总长1449m．假设一辆轿车从一侧引桥驶入龙岩大桥．
（1）若轿车在正桥水平桥面上急速行驶，则根据轿车呈现的流线型外形可判断，轿车对桥面的压力小于（填“大于”、“等于”或“小于”）轿车的总重，其解释原理是气体的流速越大的地方，气体的压强就越小．
（2）若一辆轿车因故障而停在正桥水平桥面一侧，该车质量为1.6吨，每个轮胎与地面的接触面积为200cm²，则轿车对桥面的压强为多少？
（3）若轿车发动机的输出功率恒定为80kW，则以高架桥限制时速用时匀速通过正桥水平桥面时，轿车受到摩擦阻力为多少？（不计空气阻力）

Answer 1

分析 （1）流体压强与流速的关系，在流速小的地方压强大，轿车快速行驶时，上下方所受到的压力差形成向上的升力，对地面的压力减小．
（2）根据G=mg求出重力，根据压强公式求出压强；
（3）根据公式P=Fv和二力平衡求出摩擦力大小．

解答 解：
（1）轿车在快速行驶过程中，车子上方空气的流速大于车子下方空气的流速，由于气体在流速大的地方压强小，因而车子上方气体的压强小于车子下方气体的压强，轿车上下方所受到的压力差形成向上的升力，从而使得轿车对地面的压力小于车的重力．
（2）车对地面的压力等于其重力：F=G=mg=1600kg×10N/kg=16000N；
轿车对桥面的压强为为：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{16000N}{0.02{m}^{2}×4}$=2×10⁵Pa；
（3）车做匀速直线运动，在水平方向上牵引力等于摩擦力；车的速度为v=60km/h=$\frac{60}{3.6}$m/s；
由P=Fv得：摩擦力为：f=F=$\frac{P}{v}$=$\frac{80000W}{\frac{60}{3.6}m/s}$=4800N．
答：（1）小于；小；（2）轿车对桥面的压强为为2×10⁵Pa；（3）轿车受到摩擦阻力为4800N．

点评 本题考查摩擦力和压强的计算、流体压强与流速在生活中的应用，难度不大，属于基础题．