试题

春节刚过，小李同学家里买了辆小轿车，从小爱玩车模的小李同学兴趣盎然，每天查资料，看汽车说明书，学到了不少关于汽车的科学知识，请你回答下列问题：
（1）在汽车交通事故中对乘员造成伤害的往往是“二次碰撞”（汽车碰撞后发生的乘客跟车身的碰撞）引起．与传统的安全带相比，安全气囊对乘员的头和胸的保护作用效果更好，在紧急情况下，装于前排乘员前方的安全气囊能急速膨胀，以避免人与仪表板、挡风玻璃相撞．为保证气囊有良好的保护性能，设计中应考虑下列哪些因素
①气囊膨胀的初期，内部压强要超过某个数值；②尽可能快地使气囊膨胀展开；③气囊与乘客的接触面积的大小；④要有排气机构，当压力超出某值时可以排气，减小压力
A．只需考虑①
B．只需考虑①②
C．只需考虑①②③
D．①②③④都应考虑
（2）小李家的轿车如图所示，它的尾部装有气流偏导器，它的作用主要是为了让汽车在高速行驶时，对地面的压力更大，提高车轮的抓地性能．图中能表示偏导器横截面形状最合理的图是

（3）星期天，小李的父亲带着他去郊游．汽车在平直公路上匀速行驶了80km，汽车行驶的速度为90km/h，共耗汽油8L．请你根据下表中提供的有关信息，计算小汽车行驶的功率是多少千瓦？

燃料	汽油
油箱容积	50L
汽油密度	0.7×103kg/m3
汽油热值	4.6×107J/kg
燃料完全燃烧产生的内能转换为机械能的百分比	40%

解：（1）在汽车交通事故中为了避免乘客“二次碰撞”而造成的伤害，汽车上设计了安全气囊，即在紧急情况下，装于前排乘员前方的安全气囊能急速膨胀，以避免人与仪表板、挡风玻璃相撞；故气囊不是轻微的碰撞就能展开的，即气囊膨胀的初期，内部压强要超过某个数值方可；由于发生事故的时间很短，故必须使气囊快速展开方可有效，同时为了大面积的保护人体，应尽可能的增大乘客与气囊的接触面积，使人撞在气囊上以起到缓冲的目的；故气囊中不需考虑排气机构，若压力超出某值时就会自动排气，就不能有效缓冲压力了，故④说法是不必考虑的；
（2）分析题意可知，要让汽车高速行驶时，对地面的压力更大，应该让偏导器上方的压强大于下方的压强，即气流通过下方时流速更快，在相同时间内气流经过下方的路程更长一些，所以应设计成上平下凸的形状．对于B图，会使气流偏导器发生振颤（就像箫的振动的簧片一样，受到气流的冲击会振动），影响它的稳定性与寿命．故A选项符合题意；
（3）8L油的质量是：m=ρv=700kg/m³×0.008m³=5.6kg；
小汽车获得的机械能：W=ηQ=ηmq=40%×5.6kg×4.6×10⁷J/kg=1.03×10⁸J
小汽车行驶的时间为：t=

S

V

=

80km

90km/h

=

8

9

h=3200s
小汽车行驶的功率为：P=

W

t

=

1.03×108J

3200s

=32200W
故答案为：（1）C；（2）A；（3）32200W．