Question

下表是某辆四轮轿车的部分数据：

轿车的基本参数		疝气大灯的技术参数
车身质量千克	1600	额定电压V	12
长、宽、高	5175∕1899∕1480	耗电功率W	30
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V	12
最高时速（千米∕小时）	210	充电时间（小时）	20
轮胎宽度（米）	0.2	最多存储的电能J	2.16×105

（1）该轿车空车停放在水平路面上时，某同学测得该轿车每个轮胎与地面接触的长度约为0.05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10N/kg）
（2）该轿车的头部装有两盏氙气大灯，若用该轿车上充足电的电瓶给氙气大灯供电．最多能供氙气大灯正常工作多长时间？
（3）该轿车在高速公路上以30m/s的速度匀速前进，发动机的输出功率为120kw，则轿车受到的阻力是多大？若该车以此功率行驶了20分钟，测出消耗的燃料为6kg，试计算该汽车发动机的效率．（已知该车使用的燃油的热值为4.0×10⁷J/kg）
（4）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

【答案】分析：（1）先求出每个轮胎与地面接触的面积，进一步求出受力面积，因轿车对水平地面的压力和自身的重力相等，根据P=求出该轿车对水平路面的压强；
（2）已知电瓶存储的最大电能和灯的功率，根据t=求出供其正常工作的时间；
（3）轿车度匀速前进时阻力和动力是一对平衡力，根据P=Fv求出轿车受到的阻力；根据W=Ft求出有用功，根据W=qm求出燃料完全燃烧放出的热量，根据效率公式求出汽车发动机的效率；
（4）流体压强与流速的关系：流速越大，压强越小；流速越小，压强大．
解答：解：（1）每个轮胎与地面接触的面积S₁=0.2m×0.05m=0.01m²，
轿车对水平路面压强的受力面积为S=4S₁=4×0.01m²=0.04m²，
轿车对地面的压力为F=G=mg=1600kg×10N/kg=16000N，
此时该轿车对水平路面的压强为P===4.0×10⁵；
（2）供氙气大灯正常工作的时间为t===3.6×10⁴s=10h；
（3）轿车受到的阻力为f=F===4000N；
有用功W_有=Ps=120000W×20×60s=1.44×10⁸J，
燃料完全燃烧放出的热量为Q_放=mq=4.0×10⁷J/kg×6kg=2.4×10⁸J
该汽车发动机的效率η===60%；
（4）流体压强的特点是：要想增加对地面的压力，提高车轮的抓地性能．则导流板应受到一个向下的压强差，也就是必须使导流板下方的空气流速大，压强小，因此导流板的下方必须凸起且上方平直．由上述可知选项A、B、D中的导流板形状都不符合要求．故选C．
答：（1）该轿车对水平路面的压强为4.0×10⁵Pa；
（2）最多能供氙气大灯正常工作10h；
（3）轿车受到的阻力为4000N；汽车发动机的效率60%；
（4）C．
点评：本题的解题关键有以下几点：（1）知晓流体压强的特点：流速越大，压强越小；流速越小，压强大．（2）正确计算轿车对地面压力的受力面积．（3）会计算电瓶中的电能储存量．（4）会转换牵引力与功率的计算公式：P=Fv．