Question

隨著人們生活水平的提高．轎車(chē)已逐步進(jìn)入我國(guó)普通百姓家中．仔細(xì)觀察和思考，可以發(fā)現(xiàn)小汽車(chē)的一些設(shè)計(jì)和使用過(guò)程中的許多現(xiàn)象都與物理知識(shí)有關(guān)，請(qǐng)你用學(xué)過(guò)的物理知識(shí)解答下面的問(wèn)題：
（1）小汽車(chē)的外形設(shè)計(jì)成流線型（如圖所示），當(dāng)小汽車(chē)在水平路面上高速行駛時(shí)對(duì)路面的壓力比靜止時(shí)

減小

（選填“增大”、“減小”或“不變”），其原因是

因?yàn)樾∑��?chē)外型是流線型，當(dāng)汽車(chē)高速行駛時(shí)，車(chē)身上方空氣流速大，壓強(qiáng)小，小汽車(chē)受到了一個(gè)向上的升力，減小了小汽車(chē)對(duì)地面的壓力

．
（2）汽車(chē)安裝了GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，它是通過(guò)

電磁波

來(lái)傳遞信息的，其傳播速度是

3×10⁸m/s

．
（3）汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，缸體的溫度很高，為確保發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，需對(duì)缸體進(jìn)行冷卻．汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)常用水作為冷卻劑，這主要利用了水的

比熱容較大

的特性．若汽車(chē)的水箱中裝有10kg水，當(dāng)水溫升高50℃時(shí)吸收的熱量是

2.1×10⁶

J[c_水=4.2×10³J/（kg?°C）]．
（4）冬天，在東北地區(qū)汽車(chē)司機(jī)常用水和酒精的混合液體作為發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液，這是因?yàn)檫@種混合液具有

B

A．較低的沸點(diǎn)    B．較低的凝固點(diǎn)    C．蒸發(fā)性能強(qiáng) D．較易流動(dòng)
（5）已知某國(guó)產(chǎn)驕車(chē)每行駛100km消耗8L汽油（1L=10^-3m³），汽油的密度為0.71×10³kg/m³、熱值為4.6×l0⁷J/kg．則10kg汽油完全燃燒時(shí)所產(chǎn)生的熱量是

4.6×l0⁸

J．
（6）該汽車(chē)行駛100km消耗的汽油的質(zhì)量是

5.68

kg．
（7）當(dāng)該汽車(chē)以50kW的功率在平直公路上以72km/h的速度勻速行駛時(shí)，它所受到的阻力等

2.5×10³

N．前輪（驅(qū)動(dòng)輪）受到地面給它的摩擦力的方向向

前

（填“前”或“后”）．

Answer 1

分析：（1）車(chē)子靜止在水平面上，車(chē)子對(duì)路面的壓力等于重力；當(dāng)流線型的車(chē)子快速行駛時(shí)，產(chǎn)生升力，車(chē)子對(duì)地面壓力減小．
（2）GPS接收器通過(guò)接收衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的精確定位并導(dǎo)航．衛(wèi)星向GPS接收器傳送信息依靠的是電磁波．
（3）①與其它液體相比，水的比熱最大，在質(zhì)量和升高的溫度相同時(shí)，水吸收的熱量最多．
②已知水的比熱、質(zhì)量和升高的溫度，利用Q=cm△t計(jì)算水吸收的熱量．
（4）從酒精的凝固點(diǎn)低于水的凝固點(diǎn)分析判斷．
（5）知道汽油質(zhì)量，利用Q_放=mq求汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量；
（6）求出行駛100km消耗汽油的體積，又知道汽油的密度，利用密度公式ρ=

m

V

求汽油的質(zhì)量．
（7）當(dāng)汽車(chē)勻速行駛時(shí)動(dòng)力與所受阻力相等，則用功率公式可求得車(chē)受到的阻力，由車(chē)輪與地面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向判定摩擦力的方向．

解答：解：
（1）如圖，小汽車(chē)外型是流線型，當(dāng)汽車(chē)高速行駛時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)，空氣經(jīng)過(guò)上方的路程比下方路程長(zhǎng)，流速大，壓強(qiáng)小；汽車(chē)在壓強(qiáng)差下產(chǎn)生向上的升力，汽車(chē)對(duì)路面的壓力減小，小于汽車(chē)的重力．
（2）汽車(chē)安裝了GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，它是通過(guò)電磁波來(lái)傳遞信息的，其傳播速度是3×10⁸m/s．
（3）①汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，不可避免地產(chǎn)生很多熱量，這些熱量如不及時(shí)帶走會(huì)影響機(jī)器的正常工作．由公式Q=cm△t知，在質(zhì)量和升高的溫度相同時(shí)，與其它液體比較，因?yàn)樗�的比熱較大，所以吸收的熱量最多，冷卻效果最好．
②水吸收的熱量為Q=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×10kg×50℃=2.1×10⁶J
（4）因?yàn)榫凭�的凝固點(diǎn)遠(yuǎn)低于水的凝固點(diǎn)，酒精和水的一定比例的混合液的凝固點(diǎn)也遠(yuǎn)低于水的凝固點(diǎn)0℃，冷卻液的凝固點(diǎn)降低了，才能防止低溫時(shí)冷卻液凝固膨脹損壞發(fā)動(dòng)機(jī)，故選B．
（5）10kg汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量：
Q_放=mq=10kg×4.6×l0⁷J/kg=4.6×l0⁸J；
（6）轎車(chē)每行駛100km消耗汽油的體積：
v=8L=8×10^-3m³，
∴行駛100km消耗汽油的質(zhì)量：
m=ρv=0.71×10³kg/m³×8×10^-3m³=5.68kg．
（7）汽車(chē)的速度v=72km/h=20m/s，由P=Fv可得：
拉力F=

P

v

=

50000W

20m/s

=2.5×10³N，而物體做勻速運(yùn)動(dòng)，故阻力與拉力相等；
由于驅(qū)動(dòng)輪主要給地面施加一個(gè)向后的力，由于物體間力的作用是相互的，地面會(huì)給車(chē)輪一個(gè)向前的摩擦力，故驅(qū)動(dòng)輪所受摩擦力向前．
故答案為：（1）減小；因?yàn)樾∑��?chē)外型是流線型，當(dāng)汽車(chē)高速行駛時(shí)，車(chē)身上方空氣流速大，壓強(qiáng)小，小汽車(chē)受到了一個(gè)向上的升力，減小了小汽車(chē)對(duì)地面的壓力；
（2）電磁波；3×10⁸m/s；
（3）水的比熱容較大；2.1×10⁶；
（4）B；
（5）4.6×l0⁸；
（6）5.68；
（7）2.5×10³；前．

點(diǎn)評(píng)：本題以汽車(chē)為載體，考查了流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系、電磁波、水的比熱容大的應(yīng)用、熱量的計(jì)算、密度公式的應(yīng)用，二力平衡的條件等，知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，要求靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，屬于難題！