Question

15．春暖花开，叶子姐姐和家人去上海游玩，爸爸开着轿车在平直的乡间公路上匀速行驶了一段距离，其运动的路程一时间图象如图甲所示．之后，轿车上了高速，又匀速行驶了18km，这一过程中轿车上的速度表如图丙所示．
（1）请根据甲图象在乙图中画出其运动的速度一时间图象．
（2）若在高速上匀速行驶过程中，轿车发动机的功率为50kW，求此过程中轿车匀速行驶时发动机所做功．
（3）许多现象都蕴含着科学道理，如①途中，汽车遇到紧急情况急刹车时，大家都向前倾：②午餐烤肉时，电烤炉的电阻丝热的发红而与之连接的导线却不怎么热；③口渴了，叶子姐姐拿出一瓶饮料，插入吸管轻松将饮料喝到嘴里：④下午叶子姐姐去游泳，从水中出来让风一吹，感觉有点冷，请你选取两种现象，参照事例的格式，用学过的科学知识解释．
事例：现象①人原来是随着车子一起往前运动的，当刹车后车子减速停下，人的下半身由于摩擦随车子一起停下，而人的上半身由于惯性，会保持原来的运动状态，所以人会向前倾．

Answer 1

分析 （1）甲图中是路程--时间图象描述的是路程随时间变化的关系，则由图象可知速度的大小及物体的运动状态，则可由速度随时间的变化关系可画出速度--时间图象．
（2）根据t=$\frac{s}{v}$算出时间，根据W=Pt算出功的大小；
（3）本题是一道开放题，可从镜面反射、物体间力的相互作用、加快蒸发的方法、大气压的应用等角度，根据题目所示物理情景分析答题．

解答 解：（1）由甲图可知，物体做的是匀速直线运动，物体的速度v=$\frac{s}{t}$=$\frac{60m}{6s}$=10m/s；
即物体做的是速度大小为10m/s的匀速直线运动，则速度--时间图象如图所示：

（2）由图丙知，此时汽车的速度为90km/h，
当汽车匀速行驶了18km时，
所用的时间：t=$\frac{s}{v}$=$\frac{18km}{90km/h}$=0.2h=720s；
轿车匀速行驶时发动机所做功：W=Pt=50000W×720s=3.6×10⁷J；
（3）解释场景二：中午吃烤肉时，看见电烤箱内的电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不怎么热，原因是导线与电热丝串联，电流相等，但导线电阻远小于电热丝电阻，根据焦耳定律Q=I²Rt可知，导线在相同时间内产生的热量小，故不怎么热；
解释场景三：吸管吸饮料时，叶子姐姐先吸走管内的空气，使管内的气压减小，管外饮料就会在大气压的作用下被压入吸管内，所以很轻松就能喝到饮料．
解释场景四：叶子姐姐去游泳，从水中出来，身上带有一些水分，让风一吹，加快了水分上方空气的流动速度，使水分的蒸发速度加快，水分蒸发吸收身体的热量，所以感觉有点冷．
故答案为：（1）见上图；
（2）轿车匀速行驶时发动机所做功为3.6×10⁷J；
（3）解释场景二：中午吃烤肉时，看见电烤箱内的电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不怎么热，原因是导线与电热丝串联，电流相等，但导线电阻远小于电热丝电阻，根据焦耳定律Q=I²Rt可知，导线在相同时间内产生的热量小，故不怎么热．
解释场景三：吸管吸饮料时，叶子姐姐先吸走管内的空气，使管内的气压减小，管外饮料就会在大气压的作用下被压入吸管内，所以很轻松就能喝到饮料．
解释场景四：叶子姐姐去游泳，从水中出来，身上带有一些水分，让风一吹，加快了水分上方空气的流动速度，使水分的蒸发速度加快，水分蒸发吸收身体的热量，所以感觉有点冷．

点评 本题考查了力学、热学等相关知识，是一道学科综合题，同时是一道开放题，只要根据题意，应用相关知识，对各现象做出合理的解释即可．考查学生的识图能力，应学会根据图象分析物体的运动状态，匀速直线运动的特点是本题的关键所在．