Question

12．近年来，交通部门加大了打击汽车超载超速的力度，这是为了交通安全和延长公路的使用年限．
课题一：从压强角度分析超载对路面的影响
（1）自重5吨、载重10吨的满载汽车．对水平路面的压力为多少牛？（g取10牛/千克）
（2）该车前后共有10个轮胎，每个轮胎与地面的接触面积约为O．04米²．假设汽车超载10吨．则对水面路面增加了多少压强？
课题二：关于超载超速危害交通安全的研究
下面两小题是关于超载和超速问题的研究，请选做一题．
（3）为什么要严禁超载？某课题组利用斜面、小球和木块进行研究．让质量不同的小球分别从同一高度．静止开始滑下（如图所示）．小球经过A点时．速度相等．请根据实验现象，用学过的科学知识，解释超载存在的安全隐患．
（4）为了解释严禁超速的原因．他们利用小球和斜面进行研究．让同一小球从A、B两点静止开始滑下（如图所示）．请根据实验现象，用学过的科学知识，解释超速存在的安全隐患．

Answer 1

分析 ①根据汽车满载的质量和超载时的质量可求出汽车的总重力，由水平面上物体对地面的压力和自身的重力相等可知压力，再根据每个车轮与路面的接触面积求出受力面积．利用p=$\frac{F}{S}$求出该车对水平路面的压强增加量；
②动能大小的影响因素：质量和速度．质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大．
小球下落的高度不同、水平方向的初速度不同，受到的摩擦力相同时最后静止的距离不同，据此分析超速存在的安全隐患．

解答 解：（1）满载时对地面的压力：
F=G=mg=（5×10³kg+10×10³kg）×10N/kg=1.5×10⁵N；
受力面积：
S=10×O.04m²=0.4m²，
对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.5×1{0}^{5}N}{0.4{m}^{2}}$=3.75×10⁵Pa；
（2）超载时对地面的压力：
F′=G′=m′g=（5×10³kg+20×10³kg）×10N/kg=2.5×10⁵N；
受力面积：
S=10×O.04m²=0.4m²，
对地面的压强：
p′=$\frac{F′}{S}$=$\frac{2.5×1{0}^{5}N}{0.4{m}^{2}}$=6.25×10⁵Pa；
所以超载时对水平路面的压强增加了△P=P′-P=6.25×10⁵Pa-3.75×10⁵Pa=2.5×10⁵Pa；
故超载的车辆对路面的压力增大，压强、摩擦力增大，容易毁坏路面．
（3）两次实验小球的高度相同，但小球的质量不同，推动木块移动的距离不同，质量越大，推动木块移动的距离越远，动能越大．所以说当速度相同时，车辆超载后的动能增大，刹车后由于惯性向前滑行的距离变大，容易引发事故．
（4）两次实验使用的是同一个小球，小球下落的高度不同、水平方向的初速度不同，最后静止的位置不同，即当受到的摩擦力相等时速度越大最后静止的距离越大；
所以说当相同的汽车速度越大，刹车后滑行的距离越远，越容易发生追尾事故．
答：（1）满载时汽车对水平路面的压力为1.5×10⁵N；
（2）汽车超载10t时对水平路面的压强增加了2.5×10⁵Pa；
（3）当速度相同时，车辆超载后的动能增大，刹车后由于惯性向前滑行的距离变大，容易引发事故．
（4）相同的汽车速度越大，刹车后滑行的距离越远，越容易发生追尾事故．

点评 本题考查了压力、压强的计算和用转换法、控制变量法研究动能大小的影响因素，关键是能力利用所学知识解决实际问题，本体综合性较强，具有一定的难度．