试题

小凯的爸爸新买了一辆小汽车，如图所示，汽车质量为m₀=1.6×10³kg，每个轮子与地面的接触面积为S₀=0.02m²，小凯坐着这辆车匀速行驶s=144km，用时2小时，消耗汽油质量为m=9kg，其发动机的功率为P=23kW．请运用所学的知识解答下列问题．（汽油的热值为q=4.6×10⁷J/kg，g=10N/kg）求：
（1）汽车静止时对路面的压强为多大？判断小汽车在水平路面高速行驶和静止相比，哪一种情况对地面压强大？为什么？
（2）汽车匀速行驶时所受的牵引力是多大？
（3）汽车发动机的效率是多大？

解：（1）汽车静止时对路面的压力：
F=G=m₀g=1.6×10³kg×10N/kg=1.6×10⁴N，
受力面积：
S=4S₀=4×0.02m²=0.08m²，
对路面的压强：
p=

F

S

=

1.6×104N

0.08m2

=2×10⁵Pa；
小汽车外型是流线型，当汽车高速行驶时，相同时间内，空气经过上方的路程比下方路程长，流速大，根据“流速越大压强越小”原理可知，流过汽车的空气产生向上的压强差，汽车就会受到向上的压力，故汽车高速行驶对地面的压强减小；
（2）汽车发动机所做的功：
W=Pt=23×10³W×2×3600s=1.656×10⁸J，
根据W=Fs可得，牵引力的大小：
F′=

W

s

=

1.656×108J

144×103m

=1150N；
（3）汽油完全燃烧释放能量：
Q=mq=4.6×10⁷J/kg×9kg=4.14×10⁸J，
发动机的效率：
η=

W

Q

×100%=

1.656×108J

4.14×108J

×100%=40%．
答：（1）汽车静止时对路面的压强为2×10⁵Pa；小汽车在水平路面上静止时对地面压强大，小汽车外型是流线型，当汽车高速行驶时，相同时间内，空气经过上方的路程比下方路程长，流速大，压强小，汽车在压强差下产生向上的升力，汽车对路面的压力减小，小于汽车的重力；
（2）汽车匀速行驶时所受的牵引力是1150N；
（3）汽车发动机的效率是40%．
解：（1）汽车静止时对路面的压力：
F=G=m₀g=1.6×10³kg×10N/kg=1.6×10⁴N，
受力面积：
S=4S₀=4×0.02m²=0.08m²，
对路面的压强：
p=

F

S

=

1.6×104N

0.08m2

=2×10⁵Pa；
小汽车外型是流线型，当汽车高速行驶时，相同时间内，空气经过上方的路程比下方路程长，流速大，根据“流速越大压强越小”原理可知，流过汽车的空气产生向上的压强差，汽车就会受到向上的压力，故汽车高速行驶对地面的压强减小；
（2）汽车发动机所做的功：
W=Pt=23×10³W×2×3600s=1.656×10⁸J，
根据W=Fs可得，牵引力的大小：
F′=

W

s

=

1.656×108J

144×103m

=1150N；
（3）汽油完全燃烧释放能量：
Q=mq=4.6×10⁷J/kg×9kg=4.14×10⁸J，
发动机的效率：
η=

W

Q

×100%=

1.656×108J

4.14×108J

×100%=40%．
答：（1）汽车静止时对路面的压强为2×10⁵Pa；小汽车在水平路面上静止时对地面压强大，小汽车外型是流线型，当汽车高速行驶时，相同时间内，空气经过上方的路程比下方路程长，流速大，压强小，汽车在压强差下产生向上的升力，汽车对路面的压力减小，小于汽车的重力；
（2）汽车匀速行驶时所受的牵引力是1150N；
（3）汽车发动机的效率是40%．