Question

2．如图甲所示，重为3.2×10⁴N的卡车，以10m/s的速度在水平路面上匀速行驶．已知此时卡车的输出功率为6.4×10⁴W，车轮与地面接触的总面积为0.5m²．
（1）请问卡车在水平路面匀速行驶时受到几对平衡力的作用？请在图乙上画出卡车受力的示意图；
（2）求卡车对水平路面的压强；
（3）求卡车在水平路面匀速行驶时受到的摩擦力大小．

Answer 1

分析 （1）卡车在水平路面匀速行驶时，在竖直方向上、水平方向上各受到一对平衡力，根据力的示意图的画法作图；
（2）车对水平路面的压力等于其重力，知道受力面积，利用p=$\frac{F}{S}$求车对水平路面的压强；
（3）知道的功率和匀速行驶的速度，利用P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求牵引力，由于卡车的在水平路面上匀速行驶，受到的摩擦力和牵引力是一对平衡力，大小相等，据此可求摩擦力．

解答 解：
（1）卡车在水平路面匀速行驶时，在竖直方向上受到一对平衡力：竖直向上的支持力F_支、竖直向下的重力G，
在水平方向上受到一对平衡力：水平向左的牵引力F_牵、水平向右的阻力f，共受到两对平衡力的作用，如图所示：

（2）车对水平路面的压力F=G=3.2×10⁴N，受力面积S=0.5m²，
车对水平路面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{3.2×1{0}^{4}N}{0.5{m}^{2}}$=6.4×10⁴Pa；
（3）因为P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，
所以牵引力F_牵=$\frac{P}{v}$=$\frac{6.4×1{0}^{4}W}{10m/s}$=6.4×10³N，
因为卡车在水平路面上匀速行驶，所以受到的摩擦力：
f=F_牵=6.4×10³N．
答：（1）卡车在水平路面匀速行驶时受到两对平衡力的作用，卡车受力的示意图如图所示；
（2）卡车对水平路面的压强为6.4×10⁴Pa；
（3）卡车在水平路面匀速行驶时受到的摩擦力大小为6.4×10³N．

点评 本题考查了力的示意图的画法、压强公式、功率公式、二力平衡条件的应用，虽然知识点多、综合性强，但都属于基础，难度不大！