Question

5．隨著人民生活水平的不斷提高，汽車已經(jīng)走進(jìn)我們的家庭．小林的爸爸最近也購(gòu)買了一輛汽車，新車的相關(guān)信息如下表所示：

車身質(zhì)量	2000kg	車身長(zhǎng)度	6.8m
核定成員	5人	最大車速	220km/h
滿載輪胎與地接觸面積	5000cm2	發(fā)動(dòng)機(jī)水箱積	50L

試回答以下問(wèn)題：
（1）汽油機(jī)是汽車的“心臟”，汽油機(jī)工作時(shí)什么沖程使汽車獲得動(dòng)力？
（2）該汽車空載停放在水平的停車場(chǎng)時(shí)，汽車對(duì)地面的壓強(qiáng)有多大？
（3）若轎車以90kW的恒定功率啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力不變，設(shè)運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖甲所示，則在15～25s時(shí)間內(nèi)，轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做的功是多少？轎車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力是多少？
（4）該汽車行駛過(guò)程的30秒中，0～15秒鐘和15～30秒的發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力是否相同？

Answer 1

分析 （1）在汽油機(jī)的四個(gè)沖程中，只有做功沖程對(duì)外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）汽車靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)G=mg求出其大小，再根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（3）根據(jù)W=Pt求出轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做的功；
由圖可知轎車勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，根據(jù)P=Fv求出牽引力的大小，再根據(jù)勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力和牽引力是一對(duì)平衡力求出阻力的大��；
（4）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv分析0～15秒鐘和15～30秒的發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力是否相同．

解答 解：（1）汽油機(jī)的做功沖程對(duì)外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，因此，汽油機(jī)工作時(shí)做功沖程使汽車獲得動(dòng)力；
（2）該汽車空載時(shí)，汽車對(duì)水平地面的壓力：F=G=mg=2000kg×10N/kg=2×10⁴N；
輪胎與地接觸面積：S=5000cm²=0.5m²，
汽車對(duì)水平地面的壓強(qiáng)：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{2×1{0}^{4}Pa}{0.5{m}^{2}}$=4×10⁴Pa；
（3）由圖可知，轎車在15s～25s內(nèi)速度為30m/s不變，即做勻速直線運(yùn)動(dòng)，
已知發(fā)動(dòng)機(jī)的恒定功率P=90kW=9×10⁴W，
由P=$\frac{W}{t}$可得，轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做的功：
W=Pt=9×10⁴W×10s=9×10⁵J．
由圖可知，轎車勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，v=30m/s，
則由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，可得牽引力：
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{9×1{0}^{4}W}{30m/s}$=3×10³N，
轎車勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力和牽引力是一對(duì)平衡力，
則轎車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力：f=F=3×10³N，
（4）由圖象可知，0～15秒鐘和15～30秒運(yùn)動(dòng)速度不同，
由于汽車以恒定功率行駛，由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可知，0～15秒鐘和15～30秒發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力也不同．
答：（1）汽油機(jī)是汽車的“心臟”，汽油機(jī)工作時(shí)做功沖程使汽車獲得動(dòng)力；
（2）該汽車空載停放在水平的停車場(chǎng)時(shí)，汽車對(duì)地面的壓強(qiáng)有4×10⁴Pa；
（3）轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做的功是9×10⁵J．轎車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力是3×10³N，
（4）0～15秒鐘和15～30秒的發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力不同．

點(diǎn)評(píng) 本題以交通運(yùn)輸為背景，考查了與熱機(jī)、壓強(qiáng)的計(jì)算等有關(guān)的相關(guān)知識(shí)，綜合性較強(qiáng)，但都屬基本知識(shí)點(diǎn)．