Question

國(guó)家《節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》明確了發(fā)展純電動(dòng)汽車(chē)為汽車(chē)工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要戰(zhàn)略取向．我國(guó)自行研發(fā)的某種純電動(dòng)小汽車(chē)的質(zhì)量約為2000kg，靜止時(shí)輪胎與路面接觸的總面積約0.2m²，以30m/s的速度沿水平路面勻速行駛時(shí)的輸出功率約72kW．
（1）小汽車(chē)的外形設(shè)計(jì)成流線型（如圖所示），當(dāng)小汽車(chē)在水平路面上高速行駛時(shí)對(duì)路面的壓力比靜止時(shí)______（選填“增大”、“減小”或“不變”），其原因是______
（2）我們知道，作用力與反作用力大小相等，一對(duì)平衡力大小也相等．試說(shuō)明靜止時(shí)小汽車(chē)對(duì)路面的壓力大小為什么等于重力的大��？此時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)有多大？
（3）以30m/s勻速行駛時(shí)，所受阻力是多少？
（4）這種電動(dòng)汽車(chē)改用汽油作動(dòng)力，以72kW的輸出功率行駛1h，至少要燃燒多少L的汽油？（汽油的熱值為3.2×10⁷J/L）

Answer 1

【答案】分析：（1）流體流速與壓強(qiáng)的關(guān)系是：流體的流速越大，其壓強(qiáng)越小；流體的流速越小，其壓強(qiáng)越大．
（2）壓力和地面的支持力是相互作用力，大小相等；支持力和重力是平衡力大小也相等，所以壓力等于重力，故F=G，而后據(jù)公式P=可計(jì)算出此時(shí)車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（3）已知中巴車(chē)的速度是30m/s，勻速行駛時(shí)的輸出功率約是72kW，利用公式P==Fv的變形就可以計(jì)算出牽引力，再利用二力平衡的知識(shí)可知中巴車(chē)勻速行駛牽引力等于阻力，就可以求出中巴車(chē)所受阻力；
（4）已知輸出功率是72kW，行駛時(shí)間是1h，可利用W=Pt計(jì)算出功，而汽油燃燒放出的熱量和功相當(dāng)，最后利用Q=mq計(jì)算出汽油的體積
解答：解：（1）汽車(chē)在高速行駛時(shí)，其上方的空氣流速大，壓強(qiáng)小，其下方飛空氣流速小，壓強(qiáng)大，故此時(shí)汽車(chē)所受的向上的壓力大于向下的壓力，所以對(duì)路面的壓力比靜止時(shí)要減小了；
（2）壓力和地面的支持力是相互作用力，大小相等；支持力和重力是平衡力大小也相等，所以壓力等于重力；
故其對(duì)地面的壓力是：F=G=2000kg×10N/kg=2×10⁴N；
其對(duì)地面的壓強(qiáng)是：P===10⁵Pa
（3）P=72kW=72000W，由P==Fv得：F===2400N；
由小汽車(chē)車(chē)勻速行駛可知，小汽車(chē)受到的阻力等于牽引力，即f=F=2400N
（4）P=72kW=72000W，t=1h=3600s；
由P= 得：
W=Pt=72000W×3600s=2.592×10⁸J；
汽油燃燒放出的熱量最少和小汽車(chē)的牽引力所做的功相等，即Q=W=2.592×10⁸J；
由Q=Vq得：
V===8.1L
故答案為：
（1）減小；汽車(chē)上方比下方的空氣流速快，向上的壓力（壓強(qiáng)）高于向下的壓力（壓強(qiáng)）；
（2）壓力和地面的支持力是相互作用力，大小相等；支持力和重力是平衡力大小也相等，所以壓力等于重力；10⁵Pa；
（3）2400N；
（4）8.1L．
點(diǎn)評(píng)：本題的綜合性強(qiáng)，涉及到重力、壓強(qiáng)、阻力、熱值的有關(guān)計(jì)算，做題時(shí)要熟練掌握相關(guān)的公式，找出題干中隱含的等量關(guān)系，最后代入數(shù)值計(jì)算．