Question

5．隨著人民生活水平的不斷提高，汽車已經走進我們的家庭．小林的爸爸最近也購買了一輛汽車，新車的相關信息如下表所示：

車身質量	2000kg	車身長度	6.8m
核定成員	5人	最大車速	220km/h
滿載輪胎與地接觸面積	5000cm2	發動機水箱積	50L

試回答以下問題：
（1）汽油機是汽車的“心臟”，汽油機工作時什么沖程使汽車獲得動力？
（2）該汽車空載停放在水平的停車場時，汽車對地面的壓強有多大？
（3）若轎車以90kW的恒定功率啟動做直線運動，運動過程中受到的阻力不變，設運動的速度v與時間t的關系如圖甲所示，則在15～25s時間內，轎車發動機做的功是多少？轎車運動過程中受到的阻力是多少？
（4）該汽車行駛過程的30秒中，0～15秒鐘和15～30秒的發動機牽引力是否相同？

Answer 1

分析 （1）在汽油機的四個沖程中，只有做功沖程對外做功，將內能轉化為機械能；
（2）汽車靜止時對水平地面的壓力和自身的重力相等，根據G=mg求出其大小，再根據p=$\frac{F}{S}$求出對地面的壓強；
（3）根據W=Pt求出轎車發動機做的功；
由圖可知轎車勻速直線運動時的速度，根據P=Fv求出牽引力的大小，再根據勻速直線運動時阻力和牽引力是一對平衡力求出阻力的大小；
（4）根據P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv分析0～15秒鐘和15～30秒的發動機牽引力是否相同．

解答 解：（1）汽油機的做功沖程對外做功，將內能轉化為機械能，因此，汽油機工作時做功沖程使汽車獲得動力；
（2）該汽車空載時，汽車對水平地面的壓力：F=G=mg=2000kg×10N/kg=2×10⁴N；
輪胎與地接觸面積：S=5000cm²=0.5m²，
汽車對水平地面的壓強：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{2×1{0}^{4}Pa}{0.5{m}^{2}}$=4×10⁴Pa；
（3）由圖可知，轎車在15s～25s內速度為30m/s不變，即做勻速直線運動，
已知發動機的恒定功率P=90kW=9×10⁴W，
由P=$\frac{W}{t}$可得，轎車發動機做的功：
W=Pt=9×10⁴W×10s=9×10⁵J．
由圖可知，轎車勻速直線運動時，v=30m/s，
則由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，可得牽引力：
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{9×1{0}^{4}W}{30m/s}$=3×10³N，
轎車勻速直線運動時阻力和牽引力是一對平衡力，
則轎車運動過程中受到的阻力：f=F=3×10³N，
（4）由圖象可知，0～15秒鐘和15～30秒運動速度不同，
由于汽車以恒定功率行駛，由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可知，0～15秒鐘和15～30秒發動機的牽引力也不同．
答：（1）汽油機是汽車的“心臟”，汽油機工作時做功沖程使汽車獲得動力；
（2）該汽車空載停放在水平的停車場時，汽車對地面的壓強有4×10⁴Pa；
（3）轎車發動機做的功是9×10⁵J．轎車運動過程中受到的阻力是3×10³N，
（4）0～15秒鐘和15～30秒的發動機牽引力不同．

點評 本題以交通運輸為背景，考查了與熱機、壓強的計算等有關的相關知識，綜合性較強，但都屬基本知識點．