Question

隨著人們生活水平的不斷提高，各種小汽車已經(jīng)走進我們的家庭．仔細觀察和思考，可以發(fā)現(xiàn)小汽車的一些設(shè)計和使用過程中的許多現(xiàn)象都與物理知識有關(guān)，請你用學(xué)過的物理知識解答下面的問題：
（1）小汽車的外形設(shè)計成流線型（如圖所示），當小汽車在水平路面上高速行駛時對路面的壓力比靜止時

 

（選填“增大”、“減小”或“不變”），其原因是

 

． 
（2）汽車發(fā)動機工作時，缸體的溫度很高，為確保發(fā)動機正常工作，需對缸體進行冷卻．汽車發(fā)動機常用水作為冷卻劑，這主要利用了水的

 

的特性．若汽車的水箱中裝有10kg水，當水溫從20℃升高50℃時吸收的熱量是

 

J[c_水=4.2×10³J/（kg?°C）]．
（3）“五?一”期間，小明一家開車外出旅游，途中看到如圖所示的限速牌．小明用了15min的時間通過了這段20km長的限速路段，請你通過計算說明他超速了嗎？
（4）如圖為某小汽車測定油箱內(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27所示；表A為油量表，它實質(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10Ω的定值電阻；油箱位于壓力傳感器R_x上，空油箱重50N．若電流表的量程為0～0.6A，該油箱加滿油50L時，指針恰好指示最大刻度，（取g=10N/kg、ρ_汽油=0.7×10³kg/m³）求：此時 R_x的阻值是多少？電源電壓是多少？

Answer 1

分析：（1）車子靜止在水平面上，車子對路面的壓力等于重力，當流線型的車子快速行駛時，產(chǎn)生升力，車子對地面壓力減小．
（2）水具有較大的比熱容，這是它常被用做冷卻劑的原因；利用熱量的公式Q=cm△t可計算水吸收熱量的多少．
（3）知道小明開車用的時間和通過的路程，利用速度公式求行駛速度，從而判斷是否超速；
（4）加滿油時，知道油箱的容積，即加滿油油的體積，利用G=mg=ρVg求油的重力，可求此時壓力傳感器受到的壓力，根據(jù)圖2可得R_x的阻值；油箱加滿油時，電流表指針恰好指示最大刻度即電路中的電流為0.6A，根據(jù)歐姆定律求電源電壓．

解答：解：
（1）如圖，小汽車外型是流線型，當汽車高速行駛時，相同時間內(nèi)，空氣經(jīng)過上方的路程比下方路程長，流速大，壓強小，汽車在壓強差下產(chǎn)生向上的升力，汽車對路面的壓力減小，小于汽車的重力；
（2）汽車散熱器用水作冷卻劑，是利用了水的比熱容較大的性質(zhì)；
水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×10kg×50℃=2.1×10⁶J；
（3）s=20km，t=15min=

1

4

h，
小明開車的速度為：
v=

s

t

=

20km

1 4 h

=80km/h＞40km/h，
∴小明超速；
（4）油箱加滿油時，電路中的電流I=0.6A，
加滿油時，油的重力：
G_油=m_油g=ρ_油Vg=0.7×10³kg/m³×50×10^-3m³×10N/kg=350N
壓力傳感器受到的壓力：
F=G_油箱+G_油=50N+350N=400N，
由圖2可知R_x=20Ω，
∵I=

U

R

，
∴電源電壓：
U=IR=I（R₀+R_x）=0.6N×（10Ω+20Ω）=18V．
故答案為：
（1）減��；當汽車高速行駛時，相同時間內(nèi)，空氣經(jīng)過上方的路程比下方路程長，流速大，壓強小，汽車在壓強差下產(chǎn)生向上的升力；
（2）比熱容大；2.1×10⁶；
（3）小明超速；
（4）此時 R_x的阻值是20Ω，電源電壓是18V．

點評：本題考查學(xué)生的全面知識，需要掌握比熱容、流體壓強與流速的關(guān)系、吸熱公式的應(yīng)用、速度的計算、歐姆定律等物理知識，滲透了環(huán)保知識，和生活現(xiàn)象密切聯(lián)系，體現(xiàn)了學(xué)以致用，有意義！