Question

小明的爸爸新買了一輛小汽車，如圖所示，已知此汽車質量為1.6×10³kg，每個輪子與地面的接觸面積為0.02m²，小明坐著這輛汽車勻速行駛2h，消耗汽油9kg，已知此時發動機的功率為23kW．（汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg，g取10N/kg）
（1）汽車靜止時對地面的壓強多大？
（2）此汽車發動機的效率是多少？
（3）觀察小汽車的外型，判斷小汽車在水平路面高速行駛和靜止時，對地面壓力哪一個大？為什么？

Answer 1

分析：（1）汽車靜止時對地面的壓力和自身的重力相等，根據G=mg求出其大小，知道每個輪子與地面的接觸面積可求受力面積，利用p=

F

S

求出對地面的壓強；
（2）知道汽車發動機的功率和做功時間，根據W=Pt求出發動機做的功；知道消耗的汽油的質量和熱值，根據公式Q_放=mq求出釋放的能量，根據η=

W

Q放

×100%求出發動機的效率；
（3）車子靜止在水平面上，車子對路面的壓力等于重力，當流線型的車子快速行駛時，產生升力，車子對地面壓力減小．

解答：解：（1）汽車靜止時對路面的壓力：
F=G=m₀g=1.6×10³kg×10N/kg=1.6×10⁴N，
受力面積：
S=4S₀=4×0.02m²=0.08m²，
對路面的壓強：
p=

F

S

=

1.6×104N

0.08m2

=2×10⁵Pa；
（2）汽車發動機所做的功：
W=Pt=23×10³W×2×3600s=1.656×10⁸J，
9kg汽油完全燃燒釋放能量：
Q_放=mq=4.6×10⁷J/kg×9kg=4.14×10⁸J，
發動機的效率：
η=

W

Q放

×100%=

1.656×108J

4.14×108J

×100%=40%；
（3）小汽車外型是流線型，當汽車高速行駛時，相同時間內，空氣經過上方的路程比下方路程長，流速大，根據“流速越大壓強越小”原理可知，流過汽車的空氣產生向上的壓強差，汽車就會受到向上的壓力，故汽車高速行駛對地面的壓強減小．
答：（1）汽車靜止時對地面的壓強為2×10⁵Pa；
（2）此汽車發動機的效率是40%；
（3）小汽車在水平路面上靜止時對地面壓強大；小汽車外型是流線型，當汽車高速行駛時，相同時間內，空氣經過上方的路程比下方路程長，流速大，壓強小，汽車在壓強差下產生向上的升力，汽車對路面的壓力減小，小于汽車的重力．

點評：本題考查了重力、壓強、牽引力、熱值、效率的有關計算，做題時要熟練掌握相關的公式，找出題干中隱含的等量關系，最后代入數值計算；此類結合生活實際的考題近來是比較經常出現的，應引起我們的注意．