Question

（2012?當(dāng)涂縣三模）國家《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》明確了發(fā)展純電動汽車為汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要戰(zhàn)略取向．我國自行研發(fā)的某種純電動小汽車的質(zhì)量約為2000kg，靜止時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的輸出功率約72kW．
（1）小汽車的外形設(shè)計成流線型（如圖所示），當(dāng)小汽車在水平路面上高速行駛時對路面的壓力比靜止時

減小

（選填“增大”、“減小”或“不變”），其原因是

汽車上方比下方的空氣流速快，向上的壓力（壓強）高于向下的壓力（壓強）

（2）我們知道，作用力與反作用力大小相等，一對平衡力大小也相等．試說明靜止時小汽車對路面的壓力大小為什么等于重力的大小？此時對地面的壓強有多大？
（3）以30m/s勻速行駛時，所受阻力是多少？
（4）這種電動汽車改用汽油作動力，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

分析：（1）流體流速與壓強的關(guān)系是：流體的流速越大，其壓強越小；流體的流速越小，其壓強越大．
（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=

F

S

可計算出此時車對地面的壓強；
（3）已知中巴車的速度是30m/s，勻速行駛時的輸出功率約是72kW，利用公式P=

W

t

=Fv的變形就可以計算出牽引力，再利用二力平衡的知識可知中巴車勻速行駛牽引力等于阻力，就可以求出中巴車所受阻力；
（4）已知輸出功率是72kW，行駛時間是1h，可利用W=Pt計算出功，而汽油燃燒放出的熱量和功相當(dāng)，最后利用Q=mq計算出汽油的體積

解答：解：（1）汽車在高速行駛時，其上方的空氣流速大，壓強小，其下方飛空氣流速小，壓強大，故此時汽車所受的向上的壓力大于向下的壓力，所以對路面的壓力比靜止時要減小了；
（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；
故其對地面的壓力是：F=G=2000kg×10N/kg=2×10⁴N；
其對地面的壓強是：P=

F

S

=

2×104N

0.2m2

=10⁵Pa
（3）P=72kW=72000W，由P=

W

t

=Fv得：F=

P

V

=

72000W

30m/s

=2400N；
由小汽車車勻速行駛可知，小汽車受到的阻力等于牽引力，即f=F=2400N
（4）P=72kW=72000W，t=1h=3600s；
由P=

W

t

 得：
W=Pt=72000W×3600s=2.592×10⁸J；
汽油燃燒放出的熱量最少和小汽車的牽引力所做的功相等，即Q=W=2.592×10⁸J；
由Q=Vq得：
V=

Q

q

=

2.592×108J

3.2×107J/L

=8.1L
故答案為：
（1）減小；汽車上方比下方的空氣流速快，向上的壓力（壓強）高于向下的壓力（壓強）；
（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．

點評：本題的綜合性強，涉及到重力、壓強、阻力、熱值的有關(guān)計算，做題時要熟練掌握相關(guān)的公式，找出題干中隱含的等量關(guān)系，最后代入數(shù)值計算．