Question

11．春節(jié)長假，小強了解到高速路上出現(xiàn)堵車的現(xiàn)象，突發(fā)奇想，汽車能不能飛呢，上網(wǎng)查找資料獲悉：美國一家公司研制出了“會飛的汽車”（如圖），這款車的車身和一般汽車相似，但車門多了兩個可折疊的翅膀，翅膀設(shè)計為上凸下平，在陸地行駛時，翅膀折疊，在空中飛行時，翅膀張開．從汽車到“飛機”的變形在30秒內(nèi)完成，駕駛員在車內(nèi)即可完成操作．無論在陸地還是空中，都由一個四沖程發(fā)動機來提供動力，該車已獲準可在美國的空中飛行和公路行駛，是允許上路的第一輛飛行和地面行駛混合車．以下是該車的一些信息

汽車質(zhì)量	600kg	發(fā)動機功率	75kW
空中最大飛行速度	200km/h	最大飛行距離	800km
地面最大行駛速度	150km/h	輪胎與地面接觸的總面積	0.12m2

（1）該汽車機翼設(shè)計成上凸下平的原理是流體流速越大的地方壓強越小、流速越小的地方壓強越大．
（2）該汽車停在水平地面上，對地面的壓強是多大？
（3）該汽車使用四沖程發(fā)動機來提供動力，直接推動發(fā)動機運轉(zhuǎn)的是做功沖程．
（4）該汽車以最大飛行速度飛行了800千米，則汽車發(fā)動機做功多少？

Answer 1

分析 （1）流體壓強與流速的關(guān)系：流速越大，壓強越��；流速越小，壓強越大；
（2）汽車停在水平地面上，對地面的壓力等于其重力，知道輪胎與地面接觸的總面積，即受力面積，再利用p=$\frac{F}{S}$求對地面的壓強；
（3）在汽油機的四沖程中只有做功沖程對外做功，其他三個沖程要靠飛輪的慣性來完成；
（4）先利用t=$\frac{s}{v}$求飛行時間，再利用W=Pt求汽車發(fā)動機做功．

解答 解：
（1）汽車的機翼要設(shè)計成上凸下平的形狀，則相同時間空氣經(jīng)過上表面的路程比下表面較長，所以空氣經(jīng)過上表面的速度比下表面的快，流速快的地方壓強小，所以機翼上、下表面就存在向上的壓強差，從而產(chǎn)生向上的升力；所以其設(shè)計原理是：流體流速越大的地方壓強越小、流速越小的地方壓強越大；
（2）汽車對水平地面的壓力：
F=G=mg=600kg×10N/kg=6000N，
受力面積S=0.12m²，
汽車對水平地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{600N}{0.12{m}^{2}}$=5000Pa；
（3）該汽車使用四沖程發(fā)動機來提供動力，直接推動發(fā)動機運轉(zhuǎn)的是做功沖程；
（4）由v=$\frac{s}{t}$得飛行時間：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{800km}{200km/h}$=4h=4×3600s=14400s，
由P=$\frac{W}{t}$得汽車發(fā)動機做功：
W=Pt=75×10³W×14400s=1.08×10⁹J．
故答案為：（1）流體流速越大的地方壓強越小、流速越小的地方壓強越大；
（2）該汽車停在水平地面上，對地面的壓強是5000Pa；
（3）做功；
（4）汽車發(fā)動機做功1.08×10⁹J．

點評 本題為力學綜合題，考查了流體壓強與流速的關(guān)系、速度公式、功率公式和壓強公式的應用，要求靈活運用相關(guān)公式，有難度！