Question

11．隨著人們生活水平的不斷提高，各種小汽車已經(jīng)走進(jìn)我們的家庭．仔細(xì)觀察和思考，可以發(fā)現(xiàn)小汽車的一些設(shè)計(jì)和使用過程中的許多現(xiàn)象都與物理知識(shí)有關(guān)，請(qǐng)你用學(xué)過的物理知識(shí)解答下面的問題：

（1）小汽車的外形設(shè)計(jì)成流線型（如圖甲所示），當(dāng)小汽車在水平路面上高速行駛時(shí)對(duì)路面的壓力比靜止時(shí)減�。ㄟx填“增大”、“減小”或“不變”），其原因是因?yàn)樾∑�車外型是流線型，當(dāng)汽車高速行駛時(shí)，車身上方空氣流速大、壓強(qiáng)小，小汽車受到了一個(gè)向上的升力，減小了小汽車對(duì)地面的壓力．
（2）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，缸體的溫度很高，為確保發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，需對(duì)缸體進(jìn)行冷卻．汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常用水作為冷卻劑，這主要利用了水的比熱容較大的特性．若汽車的水箱中裝有10kg水，當(dāng)水溫升高50℃時(shí)吸收的熱量是2.1×10⁶J[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]．
（3）“五•一”期間，小明一家開車外出旅游，途中看到如圖乙所示的限速牌．小明用了10min的時(shí)間通過了這段10km長(zhǎng)的限速路段，請(qǐng)你通過計(jì)算說明他超速了嗎？近期，我國(guó)又加大了對(duì)超速和酒后駕車的查處力度．請(qǐng)你寫一句相關(guān)的警示語(yǔ)，以提醒司機(jī)朋友一定要按交通法規(guī)駕車．???
（4）圖丙為某小汽車測(cè)定油箱內(nèi)油量的電路原理圖．其中：R_x為壓力傳感器，它的電阻值隨受到壓力的變化而變化，阻值隨壓力變化的關(guān)系如圖丁所示；表A為油量表，它實(shí)質(zhì)是一只電流表，油箱內(nèi)油量的變化通過電流表示數(shù)的變化顯示出來； R₀是阻值為5Ω的定值電阻；電源電壓恒為15V；油箱位于壓力傳感器Rx上，空油箱重50N．若電流表的量程為0～0.6A，該油箱加滿油時(shí)，指針恰好指示最大刻度，求：
①此時(shí)，R₀兩端的電壓是多少？R_x的阻值是多少？
②油箱最多能儲(chǔ)油多少升？（1升=1dm³）（取g=10N/kg、ρ_汽油=0.7×10³kg/m³）

Answer 1

分析 （1）車子靜止在水平面上，車子對(duì)路面的壓力等于重力；當(dāng)流線型的車子快速行駛時(shí)，產(chǎn)生升力，車子對(duì)地面壓力減小．
（2）與其它液體相比，水的比熱最大，在質(zhì)量和升高的溫度相同時(shí)，水吸收的熱量最多．
已知水的比熱、質(zhì)量和升高的溫度，利用Q=cm△t計(jì)算水吸收的熱量．
（3）知道小明開車用的時(shí)間和通過的路程，利用速度公式求行駛速度，從而判斷是否超速．從與交通安全相關(guān)的警示語(yǔ)從超載、超速或酒駕等角度分析．
（4）①知道定值電阻的阻值和電流，根據(jù)U=IR求出定值電阻兩端的電壓．②知道電源電壓和定值電阻兩端的電壓，求出壓力傳感器兩端的電壓，知道電流，利用歐姆定律求出壓力傳感器的電阻．
②在圖象上找到此電阻下受到的壓力，知道空油箱在重力，求出汽油的重力，求出汽油的質(zhì)量，又知道汽油的密度，求出汽油的體積．

解答 解：（1）小汽車外型是流線型，當(dāng)汽車高速行駛時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)，空氣經(jīng)過上方的路程比下方路程長(zhǎng)，流速大，壓強(qiáng)小，汽車在壓強(qiáng)差下產(chǎn)生向上的升力，汽車對(duì)路面的壓力減小，小于汽車的重力．
（2）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，不可避免地產(chǎn)生很多熱量，這些熱量如不及時(shí)帶走會(huì)影響機(jī)器的正常工作．由公式Q=cm△t知，在質(zhì)量和升高的溫度相同時(shí)，與其它液體比較，因?yàn)樗�的比熱最大，所以吸收的熱量最多，冷卻效果最好．
水吸收的熱量為Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×10kg×50℃=2.1×10⁶J；
（3）時(shí)間：t=10min=$\frac{1}{6}$h，
開車的速度為：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{10km}{\frac{1}{6}h}$=60km/h＞40km/h，
汽車超速了；
警示語(yǔ)：請(qǐng)不要超速行駛；為了你和他人的安全，飲酒不開車，開車不飲酒．
（4）①由圖丙所示電路圖可知，R₀和R_x是串聯(lián)的，
R₀是阻值為5Ω的定值電阻，該油箱加滿油時(shí)，指針恰好指示最大刻度0.6A，
所以R₀兩端的電壓是：U₀=IR₀=0.6A×5Ω=3V．
電源電壓是15V，R₀兩端電壓是3V，所以R_x兩端的電壓是：U_x=U-U₀=15V-3V=12V．
R_x的電阻為：R_x=$\frac{{U}_{X}}{I}$=$\frac{12V}{0.6A}$=20Ω．
②由圖象可知，R_x=20Ω時(shí)，壓力傳感器受到的壓力F=400N．
油箱內(nèi)油的重力：G_油=F-G_箱=400N-50N=350N．
油箱內(nèi)油的質(zhì)量：
由G_油=m_油g可知，油的質(zhì)量：
m_油=$\frac{{G}_{油}}{{g}_{\;}}$=$\frac{350N}{10N/kg}$=35kg．
油箱內(nèi)最多儲(chǔ)存的油：
由m_油=ρ_汽油V_油可知，油的體積：
V_油=$\frac{{m}_{油}}{{ρ}_{油}}$=$\frac{35kg}{0.7×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=50×10^-3m³=50L．
故答案為：（1）減小；因?yàn)樾∑�車外型是流線型，當(dāng)汽車高速行駛時(shí)，車身上方空氣流速大、壓強(qiáng)小，小汽車受到了一個(gè)向上的升力，減小了小汽車對(duì)地面的壓力；（2）比熱容較大；2.1×10⁶；（3）汽車超速了；警示語(yǔ)：請(qǐng)不要超速行駛；為了你和他人的安全，飲酒不開車，開車不飲酒．
（4）①此時(shí)，R₀兩端的電壓是3V；R_x的阻值是20歐姆．
②油箱最多能儲(chǔ)油50升．

點(diǎn)評(píng) 本題為力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)的綜合題，考查了學(xué)生對(duì)水的比熱容大的應(yīng)用、密度公式、歐姆定律、吸熱公式、壓強(qiáng)公式的掌握和運(yùn)用，雖知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，但和生活現(xiàn)象密切聯(lián)系，有意義！在利用Q=cm△t計(jì)算物體吸收或放出熱量多少時(shí)，一定先明確題目中的溫度是初溫度、末溫度還是溫度差．