题目内容

8.下表是某辆四轮轿车的部分数据:
轿车的基本参数氙气大灯的技术参数
车身质量(千克)1900额定电压(伏)12
长/宽/高(毫米)5175/1899/1480耗电功率(瓦)35
油耗(升/百千米)7.4电瓶的技术参数
最大输出功率(千瓦)150电压(伏)12
最高时速(千米/小时)210充电时间(小时)20
轮胎宽度(毫米)200最多存储的电能(焦)2.16×106
(1)该轿车空车停放在水平路面上时,某同学测得该轿车轮胎与地面接触的长度约为50毫米(沿车长的方向).则此时该轿车对水平路面的压强约为多大(g取10牛/千克)?
(2)该轿车的头部装有两盏氙气大灯,若用该轿车上充足电的电瓶给氙气大灯供电,最多能供氙气大灯正常工作多长时间?
(3)该轿车在高速公路上以30米/秒的速度匀速前进,发动机的输出功率为120千瓦,则轿车受到的阻力是多大?
(4)有些轿车的尾部安装了导流板,如图所示.它的作用主要是在轿车高速行驶时,增加对地面的压力,提高车轮的抓地性能.则导流板横截面的形状是C.

分析 (1)根据表中轿车的质量,求出其重力,即为其对地面的压力,再求出受力面积,最后根据压强公式p=$\frac{F}{S}$求出轿车对地面的压强.
(2)已知电池储存的电能,求出两盏疝气灯的功率,然后利用P=$\frac{W}{t}$求疝气灯的通电时间.
(3)题目告知了发动机的输出功率,将功率公式进行变形:P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv,在上式中,将速度换算单位后代入,即可求出牵引力的大小;而此时汽车作匀速直线运动,处于平衡状态,即水平方向上的牵引力和阻力相互平衡,则阻力可求.
(4)此题要根据流体的压强和流速的关系进行分析,注意流体中,流速大的地方压强小;汽车的尾翼正是利用导流板的上下压强差来得到抓地力的.

解答 解:(1)轿车与地面的接触面积为4个轮胎的接地面积,即:
s=4×0.2m×0.05m=0.04m2;
轿车对地面的压力等于其重力,即:
F=G=mg=1900kg×10N/kg=19000N;
则对地面的压强为:
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{19000N}{0.04{m}^{2}}$=4.75×105Pa.
(2)两盏疝气大灯的总功率为:P=35W×2=70W,
因为P=$\frac{W}{t}$,
所以供电时间为:t=$\frac{W}{P}$=$\frac{2.16×1{0}^{6}J}{70W}$≈30857s;
(3)已知轿车匀速行驶的速度为:v=30m/s,
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得牵引力:
F′=$\frac{P}{v}$=$\frac{120000W}{30m/s}$=4000N;
由于汽车做匀速直线运动,则牵引力和阻力大小相等,即:f=F′=4000N;
(4)在轿车高速行驶时,要增加对地面的压力,提高车轮的抓地性能,就必须使导流板上下方受到的压强不同,根据“流体中流速大的地方压强小”可知,导流板上下方的空气流速必然不同,故导流板的形状不是对称的,首先排除A、B;
在C图中,导流板上平下凸,空气流过装置的上方时,经过的路程短,在相同时间内,空气的流速较小,压强大;此时导流板受到向下的压强较大,由于这个压强差(压力差),汽车对地面的压力增大了,提高抓地性能,符合题目的要求;而D图正好和C相反,不合题意;
答:(1)此时该轿车对水平路面的压强约为4.75×105Pa;
(2)最多能供氙气大灯正常工作30857s;
(3)轿车受到的阻力是4000N;
(4)C.

点评 本题为综合性题目,选取了“汽车中的数据与科学”这一内容作为问题背景,体现出较强的综合性,综合考查了压力与压强计算、速度与功率计算、电能与电功率计算、气体的流速与压强等主干知识,增强了学生运用科学知识的能力,提高了用综合的视野去看待和分析身边事物的意识.

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