Question

11．春节长假，小强了解到高速路上出现堵车的现象，突发奇想，汽车能不能飞呢，上网查找资料获悉：美国一家公司研制出了“会飞的汽车”（如图），这款车的车身和一般汽车相似，但车门多了两个可折叠的翅膀，翅膀设计为上凸下平，在陆地行驶时，翅膀折叠，在空中飞行时，翅膀张开．从汽车到“飞机”的变形在30秒内完成，驾驶员在车内即可完成操作．无论在陆地还是空中，都由一个四冲程发动机来提供动力，该车已获准可在美国的空中飞行和公路行驶，是允许上路的第一辆飞行和地面行驶混合车．以下是该车的一些信息

汽车质量	600kg	发动机功率	75kW
空中最大飞行速度	200km/h	最大飞行距离	800km
地面最大行驶速度	150km/h	轮胎与地面接触的总面积	0.12m2

（1）该汽车机翼设计成上凸下平的原理是流体流速越大的地方压强越小、流速越小的地方压强越大．
（2）该汽车停在水平地面上，对地面的压强是多大？
（3）该汽车使用四冲程发动机来提供动力，直接推动发动机运转的是做功冲程．
（4）该汽车以最大飞行速度飞行了800千米，则汽车发动机做功多少？

Answer 1

分析 （1）流体压强与流速的关系：流速越大，压强越小；流速越小，压强越大；
（2）汽车停在水平地面上，对地面的压力等于其重力，知道轮胎与地面接触的总面积，即受力面积，再利用p=$\frac{F}{S}$求对地面的压强；
（3）在汽油机的四冲程中只有做功冲程对外做功，其他三个冲程要靠飞轮的惯性来完成；
（4）先利用t=$\frac{s}{v}$求飞行时间，再利用W=Pt求汽车发动机做功．

解答 解：
（1）汽车的机翼要设计成上凸下平的形状，则相同时间空气经过上表面的路程比下表面较长，所以空气经过上表面的速度比下表面的快，流速快的地方压强小，所以机翼上、下表面就存在向上的压强差，从而产生向上的升力；所以其设计原理是：流体流速越大的地方压强越小、流速越小的地方压强越大；
（2）汽车对水平地面的压力：
F=G=mg=600kg×10N/kg=6000N，
受力面积S=0.12m²，
汽车对水平地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{600N}{0.12{m}^{2}}$=5000Pa；
（3）该汽车使用四冲程发动机来提供动力，直接推动发动机运转的是做功冲程；
（4）由v=$\frac{s}{t}$得飞行时间：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{800km}{200km/h}$=4h=4×3600s=14400s，
由P=$\frac{W}{t}$得汽车发动机做功：
W=Pt=75×10³W×14400s=1.08×10⁹J．
故答案为：（1）流体流速越大的地方压强越小、流速越小的地方压强越大；
（2）该汽车停在水平地面上，对地面的压强是5000Pa；
（3）做功；
（4）汽车发动机做功1.08×10⁹J．

点评 本题为力学综合题，考查了流体压强与流速的关系、速度公式、功率公式和压强公式的应用，要求灵活运用相关公式，有难度！