Question

随着人们生活水平的不断提高，各种小汽车已经走进我们的家庭．仔细观察和思考，可以发现小汽车的一些设计和使用过程中的许多现象都与物理知识有关，请你用学过的物理知识解答下面的问题：
（1）小汽车的外形设计成流线型（如图所示），当小汽车在水平路面上高速行驶时对路面的压力比静止时

 

（选填“增大”、“减小”或“不变”），其原因是

 

． 
（2）汽车发动机工作时，缸体的温度很高，为确保发动机正常工作，需对缸体进行冷却．汽车发动机常用水作为冷却剂，这主要利用了水的

 

的特性．若汽车的水箱中装有10kg水，当水温从20℃升高50℃时吸收的热量是

 

J[c_水=4.2×10³J/（kg?°C）]．
（3）“五?一”期间，小明一家开车外出旅游，途中看到如图所示的限速牌．小明用了15min的时间通过了这段20km长的限速路段，请你通过计算说明他超速了吗？
（4）如图为某小汽车测定油箱内油量的电路原理图．其中：R_x为压力传感器，它的电阻值随受到压力的变化而变化，阻值随压力变化的关系如图27所示；表A为油量表，它实质是一只电流表，油箱内油量的变化通过电流表示数的变化显示出来； R₀是阻值为10Ω的定值电阻；油箱位于压力传感器R_x上，空油箱重50N．若电流表的量程为0～0.6A，该油箱加满油50L时，指针恰好指示最大刻度，（取g=10N/kg、ρ_汽油=0.7×10³kg/m³）求：此时 R_x的阻值是多少？电源电压是多少？

Answer 1

分析：（1）车子静止在水平面上，车子对路面的压力等于重力，当流线型的车子快速行驶时，产生升力，车子对地面压力减小．
（2）水具有较大的比热容，这是它常被用做冷却剂的原因；利用热量的公式Q=cm△t可计算水吸收热量的多少．
（3）知道小明开车用的时间和通过的路程，利用速度公式求行驶速度，从而判断是否超速；
（4）加满油时，知道油箱的容积，即加满油油的体积，利用G=mg=ρVg求油的重力，可求此时压力传感器受到的压力，根据图2可得R_x的阻值；油箱加满油时，电流表指针恰好指示最大刻度即电路中的电流为0.6A，根据欧姆定律求电源电压．

解答：解：
（1）如图，小汽车外型是流线型，当汽车高速行驶时，相同时间内，空气经过上方的路程比下方路程长，流速大，压强小，汽车在压强差下产生向上的升力，汽车对路面的压力减小，小于汽车的重力；
（2）汽车散热器用水作冷却剂，是利用了水的比热容较大的性质；
水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×10kg×50℃=2.1×10⁶J；
（3）s=20km，t=15min=

1

4

h，
小明开车的速度为：
v=

s

t

=

20km

1 4 h

=80km/h＞40km/h，
∴小明超速；
（4）油箱加满油时，电路中的电流I=0.6A，
加满油时，油的重力：
G_油=m_油g=ρ_油Vg=0.7×10³kg/m³×50×10^-3m³×10N/kg=350N
压力传感器受到的压力：
F=G_油箱+G_油=50N+350N=400N，
由图2可知R_x=20Ω，
∵I=

U

R

，
∴电源电压：
U=IR=I（R₀+R_x）=0.6N×（10Ω+20Ω）=18V．
故答案为：
（1）减小；当汽车高速行驶时，相同时间内，空气经过上方的路程比下方路程长，流速大，压强小，汽车在压强差下产生向上的升力；
（2）比热容大；2.1×10⁶；
（3）小明超速；
（4）此时 R_x的阻值是20Ω，电源电压是18V．

点评：本题考查学生的全面知识，需要掌握比热容、流体压强与流速的关系、吸热公式的应用、速度的计算、欧姆定律等物理知识，渗透了环保知识，和生活现象密切联系，体现了学以致用，有意义！