题目内容

2.如图所示为新型全封闭三轮电动摩托车的铭牌,在水平路面上以6m/s的速度匀速直线前进时,匀速行驶过程中的阻力为总重的0.06倍.(忽略空气的阻力,g取10N/㎏)
空车质量/kg175
车上乘车人员/人3
单个轮胎与地接触面积/cm2110
轮胎承受最大压强/Pa1.2×105
(1)该全封闭电动摩托车的重力是多少?
(2)从轮胎安全的角度考虑,该车乘员最大质量是多大?在水平路面匀速行驶时电动摩托车受到的牵引力最大是多大?
(3)该电动摩托车快速行驶时对路面的压强与静止时相比,会有怎样的变化?并说明理由.

分析 (1)由表格数据可知空车的质量,根据G=mg求出该全封闭电动摩托车的重力;
(2)知道单个轮胎与地接触面积可求总的接触面积,又知道轮胎承受最大压强,根据F=pS求出对地面的最大压力,根据水平面上物体的压力和自身的重力相等以及G=mg可求最大总质量,然后减去空车的质量即为该车乘员最大质量;在水平路面匀速行驶时电动摩托车处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,根据F=f=0.06G求出其大小;
(3)流体压强与流速的关系:流速越大,压强越小;流速越小,压强大.

解答 解:(1)该全封闭电动摩托车的重力:
G车=m车g=175kg×10N/kg=1750N;
(2)轮胎与地接触总面积:
S=110cm2×3=330cm2=3.3×10-2m2,
由p=$\frac{F}{S}$可得,从轮胎安全的角度考虑,车对地面最大压力:
F=pS=1.2×105Pa×3.3×10-2m2=3960N,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,由G=mg可得,最大总质量:
m总=$\frac{{G}_{总}}{g}$=$\frac{F}{g}$=$\frac{3960N}{10N/kg}$=396kg,
该车乘员最大质量:
m人=m总-m车=396kg-175kg=221kg,
因在水平路面匀速行驶时电动摩托车处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,
所以,电动摩托车受到的最大牵引力:
F′=f=0.06G总=0.06F=0.06×3960N=237.6N.
(3)对路面的压强变小;因为电动摩托车快速行驶时,上表面空气流速大压强小,下表面空气流速小压强大,从而对车产生向上的压力差.
答:(1)该全封闭电动摩托车的重力是1750N;
(2)从轮胎安全的角度考虑,该车乘员最大质量是221kg;在水平路面匀速行驶时电动摩托车受到的牵引力最大是237.6N;
(3)对路面的压强变小;因为电动摩托车快速行驶时,上表面空气流速大压强小,下表面空气流速小压强大,从而对车产生向上的压力差.

点评 本题考查了重力公式和压强公式、二力平衡条件以及流速与压强的关系,要注意水平面上物体的压力和自身的重力相等,同时注意总表格中获取有用的信息.

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