Question

下表是某辆四轮轿车的部分数据：

轿车的基本参数		氙气大灯的技术参数
车身质量（千克）	1900	额定电压（伏）	12
长/宽/高（毫米）	5175/1899/1480	耗电功率（瓦）	35
油耗（升/百千米）	7.4	电瓶的技术参数
最大输出功率（千瓦）	150	电压（伏）	12
最高时速（千米/小时）	210	充电时间（小时）	20
轮胎宽度（毫米）	200	容量（安?小时）	50

（1）该轿车空车停放在水平路面上时，某同学测得该轿车轮胎与地面接触的长度约为50毫米（沿车长的方向）．则此时该轿车对水平路面的压强约为多大（g取10牛/千克）？
（2）该轿车在高速公路上以108千米/时的速度匀速前进，发动机的输出功率为120千瓦，则轿车受到的阻力是多大？
（3）有些轿车的尾部安装了导流板，如图所示．它的作用主要是在轿车高速行驶时，增加对地面的压力，提高车轮的抓地性能．则导流板横截面的形状是

 

．

Answer 1

分析：（1）根据表中轿车的质量，求出其重力，即为其对地面的压力，再根据压强公式P=

F

S

求出轿车对地面的压强．
（2）题目告知了发动机的输出功率，将功率公式进行变形：P=

W

t

=

FS

t

=Fv，在上式中，将速度换算单位后代入，即可求出牵引力的大小；而此时汽车作匀速直线运动，处于平衡状态，即水平方向上的牵引力和阻力相互平衡，则阻力可求．
（3）此题要根据流体的压强和流速的关系进行分析，注意流体中，流速大的地方压强小；汽车的尾翼正是利用导流板的上下压强差来得到抓地力的．

解答：解：（1）轿车与地面的接触面积为4个轮胎的接地面积，即：
s=4×0.2m×0.05m=0.04m²；
轿车对地面的压力等于其重力，即：
F=G=mg=1900kg×10N/kg=19000N；
则对地面的压强为：
P=

F

s

=

19000N

0.04m2

=4.75×10⁵Pa．
答：此时该轿车对水平路面的压强约为4.75×10⁵Pa．
（2）将功率公式进行变形，得：P=

W

t

=

Fs

t

=Fv；
已知轿车的速度为：v=108km/h=30m/s，代入上式，得：
F=

P

v

120000W

30m/s

=4000N；
由于汽车做匀速直线运动，则牵引力和阻力大小相等，即：f=F=4000N；
答：轿车受到的阻力是4000N．
（3）要加大向下的压力，提高抓地性能，就必须使导流板上下方受到的压强不同，根据“流体中，流速大的地方压强小”可知，导流板上下方的空气流速必然不同，首先排除A、B方案；
在C方案中，空气流过装置下方时，经过的路程长，在相同时间内，空气的流速较大，压强小；此时导流板受到上方的大气压强要大于下方的大气压强，由于这个压强差（压力差），汽车会得到向下的压力，提高抓地性能，符合题目的设计要求；而D方案正好和C相反，不合题意；
故选C．

点评：本题为综合性题目，选取了“汽车中的数据与科学”这一内容作为问题背景，体现出较强的综合性，综合考查了压力与压强计算、速度与功率计算、电能与电功率计算、气体的流速与压强等主干知识，增强了学生运用科学知识的能力，提高了用综合的视野去看待和分析身边事物的意识．