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好車門的指示燈．四個車門中只要有一個門沒關好（相當于一個開關斷開），指示燈就發光提醒．如圖所示四個電路中，能體現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構使汽車上方空氣的流速大于下方空氣的流速，根據流速與壓強的關系判斷上方壓強和下方壓強的關系，進一步判斷對地面壓力的變化；
（2）根據串并聯電路的特點，以及開關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，根據公式W=Pt可求發動機做的功；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量，根據公式Q=qm可求釋放的能量，發動機做的功與汽油釋放能量的比值就是發動機的效率．

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，只要任何一個開關閉合，電阻都會被短路，但燈泡仍然發光，開關全部斷開時，電阻與燈泡串聯，燈泡仍然發光，故A不合題意，
在B中，只要閉合一個開關，燈泡就會被短路不發光，B不合題意，
在C中，不管開關閉合還是斷開，燈泡都會發光，C不合題意，
在D中，當開關都閉合時，燈泡被短路，不發光，當任何一個斷開時，燈泡不會被短路，燈泡發光，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．