Question

12．近年來，交通部門加大了打擊汽車超載超速的力度，這是為了交通安全和延長公路的使用年限．
課題一：從壓強(qiáng)角度分析超載對(duì)路面的影響
（1）自重5噸、載重10噸的滿載汽車．對(duì)水平路面的壓力為多少牛？（g取10牛/千克）
（2）該車前后共有10個(gè)輪胎，每個(gè)輪胎與地面的接觸面積約為O．04米²．假設(shè)汽車超載10噸．則對(duì)水面路面增加了多少壓強(qiáng)？
課題二：關(guān)于超載超速危害交通安全的研究
下面兩小題是關(guān)于超載和超速問題的研究，請(qǐng)選做一題．
（3）為什么要嚴(yán)禁超載？某課題組利用斜面、小球和木塊進(jìn)行研究．讓質(zhì)量不同的小球分別從同一高度．靜止開始滑下（如圖所示）．小球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)．速度相等．請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，用學(xué)過的科學(xué)知識(shí)，解釋超載存在的安全隱患．
（4）為了解釋嚴(yán)禁超速的原因．他們利用小球和斜面進(jìn)行研究．讓同一小球從A、B兩點(diǎn)靜止開始滑下（如圖所示）．請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，用學(xué)過的科學(xué)知識(shí)，解釋超速存在的安全隱患．

Answer 1

分析 ①根據(jù)汽車滿載的質(zhì)量和超載時(shí)的質(zhì)量可求出汽車的總重力，由水平面上物體對(duì)地面的壓力和自身的重力相等可知壓力，再根據(jù)每個(gè)車輪與路面的接觸面積求出受力面積．利用p=$\frac{F}{S}$求出該車對(duì)水平路面的壓強(qiáng)增加量；
②動(dòng)能大小的影響因素：質(zhì)量和速度．質(zhì)量一定時(shí)，速度越大，動(dòng)能越大；速度一定時(shí)，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大．
小球下落的高度不同、水平方向的初速度不同，受到的摩擦力相同時(shí)最后靜止的距離不同，據(jù)此分析超速存在的安全隱患．

解答 解：（1）滿載時(shí)對(duì)地面的壓力：
F=G=mg=（5×10³kg+10×10³kg）×10N/kg=1.5×10⁵N；
受力面積：
S=10×O.04m²=0.4m²，
對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.5×1{0}^{5}N}{0.4{m}^{2}}$=3.75×10⁵Pa；
（2）超載時(shí)對(duì)地面的壓力：
F′=G′=m′g=（5×10³kg+20×10³kg）×10N/kg=2.5×10⁵N；
受力面積：
S=10×O.04m²=0.4m²，
對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p′=$\frac{F′}{S}$=$\frac{2.5×1{0}^{5}N}{0.4{m}^{2}}$=6.25×10⁵Pa；
所以超載時(shí)對(duì)水平路面的壓強(qiáng)增加了△P=P′-P=6.25×10⁵Pa-3.75×10⁵Pa=2.5×10⁵Pa；
故超載的車輛對(duì)路面的壓力增大，壓強(qiáng)、摩擦力增大，容易毀壞路面．
（3）兩次實(shí)驗(yàn)小球的高度相同，但小球的質(zhì)量不同，推動(dòng)木塊移動(dòng)的距離不同，質(zhì)量越大，推動(dòng)木塊移動(dòng)的距離越遠(yuǎn)，動(dòng)能越大．所以說當(dāng)速度相同時(shí)，車輛超載后的動(dòng)能增大，剎車后由于慣性向前滑行的距離變大，容易引發(fā)事故．
（4）兩次實(shí)驗(yàn)使用的是同一個(gè)小球，小球下落的高度不同、水平方向的初速度不同，最后靜止的位置不同，即當(dāng)受到的摩擦力相等時(shí)速度越大最后靜止的距離越大；
所以說當(dāng)相同的汽車速度越大，剎車后滑行的距離越遠(yuǎn)，越容易發(fā)生追尾事故．
答：（1）滿載時(shí)汽車對(duì)水平路面的壓力為1.5×10⁵N；
（2）汽車超載10t時(shí)對(duì)水平路面的壓強(qiáng)增加了2.5×10⁵Pa；
（3）當(dāng)速度相同時(shí)，車輛超載后的動(dòng)能增大，剎車后由于慣性向前滑行的距離變大，容易引發(fā)事故．
（4）相同的汽車速度越大，剎車后滑行的距離越遠(yuǎn)，越容易發(fā)生追尾事故．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了壓力、壓強(qiáng)的計(jì)算和用轉(zhuǎn)換法、控制變量法研究動(dòng)能大小的影響因素，關(guān)鍵是能力利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，本體綜合性較強(qiáng)，具有一定的難度．