Question

11．春節(jié)長(zhǎng)假，小強(qiáng)了解到高速路上出現(xiàn)堵車的現(xiàn)象，突發(fā)奇想，汽車能不能飛呢，上網(wǎng)查找資料獲悉：美國(guó)一家公司研制出了“會(huì)飛的汽車”（如圖），這款車的車身和一般汽車相似，但車門多了兩個(gè)可折疊的翅膀，翅膀設(shè)計(jì)為上凸下平，在陸地行駛時(shí)，翅膀折疊，在空中飛行時(shí)，翅膀張開．從汽車到“飛機(jī)”的變形在30秒內(nèi)完成，駕駛員在車內(nèi)即可完成操作．無論在陸地還是空中，都由一個(gè)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)來提供動(dòng)力，該車已獲準(zhǔn)可在美國(guó)的空中飛行和公路行駛，是允許上路的第一輛飛行和地面行駛混合車．以下是該車的一些信息

汽車質(zhì)量	600kg	發(fā)動(dòng)機(jī)功率	75kW
空中最大飛行速度	200km/h	最大飛行距離	800km
地面最大行駛速度	150km/h	輪胎與地面接觸的總面積	0.12m2

（1）該汽車機(jī)翼設(shè)計(jì)成上凸下平的原理是流體流速越大的地方壓強(qiáng)越小、流速越小的地方壓強(qiáng)越大．
（2）該汽車停在水平地面上，對(duì)地面的壓強(qiáng)是多大？
（3）該汽車使用四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)來提供動(dòng)力，直接推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的是做功沖程．
（4）該汽車以最大飛行速度飛行了800千米，則汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做功多少？

Answer 1

分析 （1）流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系：流速越大，壓強(qiáng)越�。涣魉僭叫�，壓強(qiáng)越大；
（2）汽車停在水平地面上，對(duì)地面的壓力等于其重力，知道輪胎與地面接觸的總面積，即受力面積，再利用p=$\frac{F}{S}$求對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（3）在汽油機(jī)的四沖程中只有做功沖程對(duì)外做功，其他三個(gè)沖程要靠飛輪的慣性來完成；
（4）先利用t=$\frac{s}{v}$求飛行時(shí)間，再利用W=Pt求汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做功．

解答 解：
（1）汽車的機(jī)翼要設(shè)計(jì)成上凸下平的形狀，則相同時(shí)間空氣經(jīng)過上表面的路程比下表面較長(zhǎng)，所以空氣經(jīng)過上表面的速度比下表面的快，流速快的地方壓強(qiáng)小，所以機(jī)翼上、下表面就存在向上的壓強(qiáng)差，從而產(chǎn)生向上的升力；所以其設(shè)計(jì)原理是：流體流速越大的地方壓強(qiáng)越小、流速越小的地方壓強(qiáng)越大；
（2）汽車對(duì)水平地面的壓力：
F=G=mg=600kg×10N/kg=6000N，
受力面積S=0.12m²，
汽車對(duì)水平地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{600N}{0.12{m}^{2}}$=5000Pa；
（3）該汽車使用四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)來提供動(dòng)力，直接推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的是做功沖程；
（4）由v=$\frac{s}{t}$得飛行時(shí)間：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{800km}{200km/h}$=4h=4×3600s=14400s，
由P=$\frac{W}{t}$得汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做功：
W=Pt=75×10³W×14400s=1.08×10⁹J．
故答案為：（1）流體流速越大的地方壓強(qiáng)越小、流速越小的地方壓強(qiáng)越大；
（2）該汽車停在水平地面上，對(duì)地面的壓強(qiáng)是5000Pa；
（3）做功；
（4）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做功1.08×10⁹J．

點(diǎn)評(píng) 本題為力學(xué)綜合題，考查了流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系、速度公式、功率公式和壓強(qiáng)公式的應(yīng)用，要求靈活運(yùn)用相關(guān)公式，有難度！