Question

11．隨著時代的進步，轎車的車速和性能有了較大提升，某轎車如圖所示，請回答如下問題：
（1）當(dāng)轎車高速行駛時，對地面的壓力會變小（選填“不變”“變大”“變小”）
（2）小轎車上都裝有一個用來提醒司機是否關(guān)好車門的指示燈．四個車門中只要有一個門沒關(guān)好（相當(dāng)于一個開關(guān)斷開），指示燈就發(fā)光提醒．如圖所示四個電路中，能體現(xiàn)該裝置工作原理的是（D�。�

（3）小明坐著這輛汽車勻速行駛144km，用時2h，消耗汽油9kg，其發(fā)動機的功率為23kW．（汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg）
①汽車勻速行駛時速度是多少？
②汽車勻速行駛時所受的牽引力是多大？
③汽車發(fā)動機的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）汽車高速行駛時，由于汽車的向上凸的流線型結(jié)構(gòu)使汽車上方空氣的流速大于下方空氣的流速，根據(jù)流速與壓強的關(guān)系判斷上方壓強和下方壓強的關(guān)系，進一步判斷對地面壓力的變化；
（2）根據(jù)串并聯(lián)電路的特點，以及開關(guān)在電路中的作用對各選項逐一分析，找出符合題意的選項；
（3）①已知行駛的路程和時間，根據(jù)公式v=$\frac{s}{t}$可求汽車勻速行駛時速度；
②已知汽車的功率和行駛的時間，根據(jù)公式W=Pt可求發(fā)動機做的功；再利用公式F=$\frac{W}{s}$可求汽車勻速行駛時所受的牽引力；
③已知消耗的汽油的質(zhì)量，根據(jù)公式Q=qm可求釋放的能量，發(fā)動機做的功與汽油釋放能量的比值就是發(fā)動機的效率．

解答 解：（1）小汽車在水平路面上靜止時，對地面的壓力等于其重力．
小汽車的形狀上面凸起，下面平直，在水平路面上高速行駛時，流過上方的空氣流速快，下方的空氣流速慢，上方的壓強小，下方的壓強大，產(chǎn)生向上的壓力差，減小了對地面的壓力；
（2）在A中，只要任何一個開關(guān)閉合，電阻都會被短路，但燈泡仍然發(fā)光，開關(guān)全部斷開時，電阻與燈泡串聯(lián)，燈泡仍然發(fā)光，故A不合題意，
在B中，只要閉合一個開關(guān)，燈泡就會被短路不發(fā)光，B不合題意，
在C中，不管開關(guān)閉合還是斷開，燈泡都會發(fā)光，C不合題意，
在D中，當(dāng)開關(guān)都閉合時，燈泡被短路，不發(fā)光，當(dāng)任何一個斷開時，燈泡不會被短路，燈泡發(fā)光，故D符合題意；
（3）①已知路程s=144km，所用時間t=2h，
汽車勻速行駛時速度：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{144km}{2h}$=72km/h；
②由P=$\frac{W}{t}$可得，發(fā)動機做的功：
W=Pt=23000W×7200s=1.656×10⁸J，
由W=Fs可得，汽車受的牽引力：
F=$\frac{W}{s}$=$\frac{1.656×1{0}^{8}J}{144000m}$=1150N；
③汽油完全燃燒釋放的能量：Q=qm=4.6×10⁷J/kg×9kg=4.14×10⁸J；
發(fā)動機的效率：η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{1.656×1{0}^{8}J}{4.14×1{0}^{8}J}$×100%=40%；
故答案為：（1）變小；（2）D；
（3）①汽車勻速行駛時速度是72km/h；
②汽車勻速行駛時所受的牽引力是1150N；
③汽車發(fā)動機的效率是40%．

點評 本題考查流體壓強、電路、速度、做功、牽引力、能量、效率等的計算，主要是公式及其變形的靈活運用，難度不大，綜合性較強．