Question

隨著人民生活水平的不斷提高，汽車已經(jīng)走進(jìn)我們的家庭．小林的爸爸最近也購買了一輛轎車．下表是這輛四輪轎車的部分?jǐn)?shù)據(jù)：

轎車的基本參數(shù)		氙氣大燈的技術(shù)參數(shù)
車身質(zhì)量（千克）	1900	額定電壓（伏）	12
長/寬/高（毫米）	5175/1899/1480	耗電功率（瓦）	35
油耗（升/百千米）	7.4	電瓶的技術(shù)參數(shù)
最大輸出功率（千瓦）	150	電壓（伏）	12
最高時速（千米/小時）	210	充電時間（小時）	20
輪胎寬度（毫米）	200	容量（安?小時）	50

（1）該轎車空車停放在水平路面上時，某同學(xué)測得該轎車輪胎與地面接觸的長度約為50毫米（沿車長的方向）．則此時該轎車對水平路面的壓強(qiáng)約為多大（g取10牛/千克）？
（2）請在圖甲中用筆畫線代替導(dǎo)線將汽車的啟動原理圖連接完整．
說明：當(dāng)鑰匙插入儀表板上的鑰匙孔并轉(zhuǎn)動（相當(dāng)于閉合開關(guān)），電動機(jī)工作，啟動轎車；電磁鐵的工作電壓小于電動機(jī)的工作電壓．
（3）若轎車以90kW的恒定功率啟動做直線運(yùn)動，運(yùn)動過程中受到的阻力不變，運(yùn)動的速度v與時間t的關(guān)系如圖乙所示．則在0-5s時間內(nèi)，轎車發(fā)動機(jī)做功多少J？轎車運(yùn)動過程中受到的阻力是多少N？
（4）該轎車的頭部裝有兩盞氙氣大燈，若用該轎車上充足電的電瓶給氙氣大燈供電．最多能供氙氣大燈正常工作多長時間？

Answer 1

分析：（1）固體壓強(qiáng)的計算：先算出受力面積，再計算壓力的大小，最后代入公p=

F

S

進(jìn)行計算．
（2）電磁鐵工作時吸引銜鐵下來，根據(jù)杠桿原理銜鐵的另一端向右運(yùn)動與觸點相連，使電動機(jī)連通開始工作；電磁鐵的工作電壓小于電動機(jī)的工作電壓，故電磁鐵只利用電源的一部分，并且電磁鐵和電動機(jī)，都能獨立、同時工作，故二者應(yīng)并聯(lián)連接；
（3）利用功的公式W=Pt進(jìn)行計算，再利用二力平衡知識，阻力大小等于牽引力，而牽引力等于功率除以速度；
（4）從數(shù)據(jù)表中找出電池的電壓、電流和充電時間和疝氣燈的額定功率，先計算出電池儲存的電能，再求疝氣燈的通電時間．

解答：解：（1）每個轎車輪胎的受力面積大小等于：S₁=0.2m×0.05m=0.01m²
轎車輪胎的總受力面積大小等于：S=4S₁=4×0.01m2=0.04m²
轎車對地面的壓力大小等于：F=G=mg=1900kg×10N/kg=19000N
轎車對地面的壓強(qiáng)為：p=

F

S

=

19000N

0.04m2

=4.75×10⁵Pa；
答：該轎車對水平路面的壓強(qiáng)約為4.75×10⁵Pa．
（2）電路如圖所示：

（3）轎車發(fā)動機(jī)做功 W=Pt=90×10³W×5s=4.5×10⁵J；
由圖示知轎車勻速運(yùn)動的速度是v=30m/s；
所以，轎車運(yùn)動過程中受到的阻力：f=

P

v

=

9×104W

30m/s

=3×10³N；
答：在0-5s時間內(nèi)，轎車發(fā)動機(jī)做功為4.5×10⁵J；轎車運(yùn)動過程中受到的阻力是3×10³N．
（4）電瓶的電能儲存量為：W=UIt=12V×50A×3600s=2.16×10⁶J
兩盞疝氣燈的總功率為：P=35W×2=70W
供電時間為：t=

W

P

=

2.16×106J

70W

=30857s；
答：最多能供氙氣大燈正常工作30857s．

點評：本題讓學(xué)生依據(jù)表格中的參數(shù)和相關(guān)圖象通過選擇有用的信息來進(jìn)行力學(xué)、電學(xué)等綜合計算及電路圖的連接和分析，這個題是很有難度的．