Question

14．下表是某品牌單缸摩托車的一些主要技術(shù)參數(shù)，某質(zhì)量為60kg的人騎該摩托車在水平路面上以6m/s的速度勻速行駛半小時(shí)，受到的阻力是人與車總重的0.02倍，（取g=10N/kg）．請回答：
（1）若摩托車每只車輪與地面接觸面積為50厘米²，則該摩托車正常行駛時(shí)對地面的壓強(qiáng)大小是多少？
（2）該摩托車行駛時(shí)，克服摩擦力做功多少？
（3）該摩托車的汽油機(jī)做功沖程做功多少？

整車質(zhì)量	50kg
飛輪轉(zhuǎn)速	1200轉(zhuǎn)/分
氣缸長度	30厘米
沖程平均壓強(qiáng)	5×104帕
活塞面積	40厘米2

Answer 1

分析 （1）知道整車質(zhì)量和人的質(zhì)量，根據(jù)G=mg求出總重力，水平面上物體的壓力和自身的重力相等，受力面積為兩只車輪與地面接觸面積之和，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出該摩托車正常行駛時(shí)對地面的壓強(qiáng)；
（2）根據(jù)f=0.02G求出受到的阻力，根據(jù)s=vt求出摩托車行駛的距離，根據(jù)W=fs求出克服摩擦力做的功；
（3）知道沖程的平均壓強(qiáng)和活塞面積，根據(jù)W=Fs求出壓力，又知道氣缸長度，根據(jù)W=Fs求出一個(gè)做功沖程燃?xì)鈱�活塞做的功，四沖程內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)包括四個(gè)沖程，飛輪轉(zhuǎn)兩圈，對外做功一次，據(jù)此求出做功次數(shù)，然后求出汽油機(jī)做功沖程做的功．

解答 解：（1）摩托車的總重力：
G=G_總=（m_人+m_車）g=（60kg+50kg）×10N/kg=1100N，
摩托車正常行駛時(shí)對地面的壓力：
F=G=1100N，
對地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1100N}{2×20×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=2.75×10⁵Pa；
（2）摩托車受到的阻力：
f=0.02G=0.02×1100N=22N，
由v=$\frac{s}{t}$可得，摩托車行駛的距離：
s=vt=6m/s×30×60s=10800m，
克服摩擦力做的功：
W=fs=10800m×22N=2.376×10⁵J；
（3）由p=$\frac{F}{S}$可得，活塞受到的平均壓力：
F′=p′S′=5×l0⁴Pa×40×10^-4m²=200N，
一個(gè)做功沖程燃?xì)鈱�活塞做的功�?br />W₁=F₁s₁=200N×0.3m=60J，
柴油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速為1200r/min，所以飛輪每秒轉(zhuǎn)20r，
因四沖程內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)包括四個(gè)沖程，飛輪轉(zhuǎn)兩圈，對外做功一次，
所以，每秒做功10次，
半小時(shí)做功次數(shù)n=10次/s×30×60s=18000次，
汽油機(jī)做功沖程做的功：
W_總=nW₁=18000×60J=1.08×10⁶J．
答：（1）該摩托車正常行駛時(shí)對地面的壓強(qiáng)是2.75×10⁵Pa；
（2）該摩托車行駛時(shí)，克服摩擦力做功為2.376×10⁵J；
（3）該摩托車的汽油機(jī)做功沖程做功為1.08×10⁶J．

點(diǎn)評 本題考查了壓強(qiáng)公式、速度公式、做功公式的應(yīng)用以及內(nèi)燃機(jī)做功次數(shù)的計(jì)算，要注意水平面上物體的壓力和自身的重力相等．