Question

2．近几年来，人们的生活水平得到大幅度提高，小汽车逐步的成为了人们日常的主要交通工具，尼桑汽车的质量为1.8×10³kg，车轮与地面的总接触面积为0.09m²，经济耗油量“（72km/h）/9L/150km”，是指这辆汽车以72km/h的速度行驶150km，消耗汽油9L．
（1）如果这辆尼桑在高速行驶时对水平地面的压力小于静止在水平地面上的压力（选填“大于”，“小于”，“等于”）
（2）当汽车静止在水平路面时，对水平地面的压强为多少？（g=10N/kg）
（2）该汽车在经济耗油量下沿直线匀速行驶40km，汽车的热机效率为40%，求：汽车消耗多少升汽油及汽车受到的阻力为多少牛？．（汽油的热值3.2×10⁷J/L，气体热值公式Q=Vq）

Answer 1

分析 （1）汽车制成流线型，是为了高速行驶时，产生向上的升力，减小对地面的压力，减小摩擦力．
（2）汽车静止时对路面的压力和自身的重力相等，根据G=mg求出其大小，又知道车轮与地面的总接触面积，利用p=$\frac{F}{S}$求出对地面的压强；
（3）汽车以72 km/h的速度行驶150 km，消耗汽油9L．行驶40km耗汽油2.4L，计算燃烧2.4L汽油放出的热量，根据汽车的效率求出做的有用功．

解答 解：（1）汽车呈流线型，汽车行驶时，汽车上方的空气流速大，下方的空气流速小，上方的压强小于下方的压强，汽车在压强差下产生向上的升力，对地面的压力减小．
（2）汽车对地面的压力：
F=G=mg=1.8×10³kg×10N/kg=1.8×10⁴N，
汽车对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.8×1{0}^{4}N}{0.09{m}^{2}}$=2×10⁵Pa；
（3）汽车在经济耗油量下行驶40km实际用油V=$\frac{9L}{150km/h}$=2.4L；
2.4L汽油完全燃烧放出热量 Q=qV=3.2×10⁷J/L×2.4L=7.68×10⁷J．
汽车所做的功 W=Qη=7.68×10⁷J×40%=3.07×10⁷J．
据W=FS可知，F=$\frac{W}{S}$=$\frac{3.07×1{0}^{7}J}{40000m}$=767.5N；
由于汽车匀速行驶，所以此时牵引力等于阻力，即F=f=767.5N；
答：（1）如果这辆NISSAN（尼桑）在高速行驶时对水平地面的压力小于静止在水平地面上的压力；
（2）当汽车静止在水平路面时，对水平地面的压强为2×10⁵Pa；
（3）该汽车在经济耗油量下沿直线匀速行驶40km，汽车的热机效率为40%，汽车消耗2.4L升汽油及汽车受到的阻力为767.5N牛．

点评 掌握流体压强跟流速的关系．并能解释汽车制成流线型的原因．根据有关公式进行计算．