Question

下表是某輛四輪轎車的部分數據：

轎車的基本參數		氙氣大燈的技術參數
車身質量（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	電瓶的技術參數
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約為多大（g取10牛/千克）？
（2）該轎車在高速公路上以108千米/時的速度勻速前進，發動機的輸出功率為120千瓦，則轎車受到的阻力是多大？
（3）有些轎車的尾部安裝了導流板，如圖所示．它的作用主要是在轎車高速行駛時，增加對地面的壓力，提高車輪的抓地性能．則導流板橫截面的形狀是________．

Answer 1

解：（1）轎車與地面的接觸面積為4個輪胎的接地面積，即：
s=4×0.2m×0.05m=0.04m²；
轎車對地面的壓力等于其重力，即：
F=G=mg=1900kg×10N/kg=19000N；
則對地面的壓強為：
P===4.75×10⁵Pa．
答：此時該轎車對水平路面的壓強約為4.75×10⁵Pa．
（2）將功率公式進行變形，得：P===Fv；
已知轎車的速度為：v=108km/h=30m/s，代入上式，得：
F==4000N；
由于汽車做勻速直線運動，則牽引力和阻力大小相等，即：f=F=4000N；
答：轎車受到的阻力是4000N．
（3）要加大向下的壓力，提高抓地性能，就必須使導流板上下方受到的壓強不同，根據“流體中，流速大的地方壓強小”可知，導流板上下方的空氣流速必然不同，首先排除A、B方案；
在C方案中，空氣流過裝置下方時，經過的路程長，在相同時間內，空氣的流速較大，壓強小；此時導流板受到上方的大氣壓強要大于下方的大氣壓強，由于這個壓強差（壓力差），汽車會得到向下的壓力，提高抓地性能，符合題目的設計要求；而D方案正好和C相反，不合題意；
故選C．
分析：（1）根據表中轎車的質量，求出其重力，即為其對地面的壓力，再根據壓強公式P=求出轎車對地面的壓強．
（2）題目告知了發動機的輸出功率，將功率公式進行變形：P===Fv，在上式中，將速度換算單位后代入，即可求出牽引力的大小；而此時汽車作勻速直線運動，處于平衡狀態，即水平方向上的牽引力和阻力相互平衡，則阻力可求．
（3）此題要根據流體的壓強和流速的關系進行分析，注意流體中，流速大的地方壓強小；汽車的尾翼正是利用導流板的上下壓強差來得到抓地力的．
點評：本題為綜合性題目，選取了“汽車中的數據與科學”這一內容作為問題背景，體現出較強的綜合性，綜合考查了壓力與壓強計算、速度與功率計算、電能與電功率計算、氣體的流速與壓強等主干知識，增強了學生運用科學知識的能力，提高了用綜合的視野去看待和分析身邊事物的意識．