Question

春節(jié)剛過，小李同學家里買了輛小轎車，從小愛玩車模的小李同學興趣盎然，每天查資料，看汽車說明書，學到了不少關于汽車的科學知識，請你回答下列問題：
（1）在汽車交通事故中對乘員造成傷害的往往是“二次碰撞”（汽車碰撞后發(fā)生的乘客跟車身的碰撞）引起．與傳統(tǒng)的安全帶相比，安全氣囊對乘員的頭和胸的保護作用效果更好，在緊急情況下，裝于前排乘員前方的安全氣囊能急速膨脹，以避免人與儀表板、擋風玻璃相撞．為保證氣囊有良好的保護性能，設計中應考慮下列哪些因素

C

①氣囊膨脹的初期，內部壓強要超過某個數(shù)值；②盡可能快地使氣囊膨脹展開；③氣囊與乘客的接觸面積的大��；④要有排氣機構，當壓力超出某值時可以排氣，減小壓力
A．只需考慮①
B．只需考慮①②
C．只需考慮①②③
D．①②③④都應考慮
（2）小李家的轎車如圖所示，它的尾部裝有氣流偏導器，它的作用主要是為了讓汽車在高速行駛時，對地面的壓力更大，提高車輪的抓地性能．圖中能表示偏導器橫截面形狀最合理的圖是

A

（3）星期天，小李的父親帶著他去郊游．汽車在平直公路上勻速行駛了80km，汽車行駛的速度為90km/h，共耗汽油8L．請你根據下表中提供的有關信息，計算小汽車行駛的功率是多少千瓦？

燃料	汽油
油箱容積	50L
汽油密度	0.7×103kg/m3
汽油熱值	4.6×107J/kg
燃料完全燃燒產生的內能轉換為機械能的百分比	40%

Answer 1

分析：（1）據氣囊的作用，結合實際情況逐個選項依次分析即可判斷；
（2）據流體壓強與流速的關系，即流速大，壓強小；流速小，壓強大的特點分析即可判斷；
（3）已知消耗汽油的體積和汽油的密度，根據公式m=ρV可求消耗汽油的質量，還知道汽油的熱值，根據公式Q=qm可求產生的熱量，據“燃料完全燃燒產生的內能轉換為機械能的百分比”可求出小汽車行駛時所做的功．后根據公式t=

S

V

可求所用的時間，利用公式P=

W

t

求出小汽車行駛的功率．

解答：解：（1）在汽車交通事故中為了避免乘客“二次碰撞”而造成的傷害，汽車上設計了安全氣囊，即在緊急情況下，裝于前排乘員前方的安全氣囊能急速膨脹，以避免人與儀表板、擋風玻璃相撞；故氣囊不是輕微的碰撞就能展開的，即氣囊膨脹的初期，內部壓強要超過某個數(shù)值方可；由于發(fā)生事故的時間很短，故必須使氣囊快速展開方可有效，同時為了大面積的保護人體，應盡可能的增大乘客與氣囊的接觸面積，使人撞在氣囊上以起到緩沖的目的；故氣囊中不需考慮排氣機構，若壓力超出某值時就會自動排氣，就不能有效緩沖壓力了，故④說法是不必考慮的；
（2）分析題意可知，要讓汽車高速行駛時，對地面的壓力更大，應該讓偏導器上方的壓強大于下方的壓強，即氣流通過下方時流速更快，在相同時間內氣流經過下方的路程更長一些，所以應設計成上平下凸的形狀．對于B圖，會使氣流偏導器發(fā)生振顫（就像簫的振動的簧片一樣，受到氣流的沖擊會振動），影響它的穩(wěn)定性與壽命．故A選項符合題意；
（3）8L油的質量是：m=ρv=700kg/m³×0.008m³=5.6kg；
小汽車獲得的機械能：W=ηQ=ηmq=40%×5.6kg×4.6×10⁷J/kg=1.03×10⁸J
小汽車行駛的時間為：t=

S

V

=

80km

90km/h

=

8

9

h=3200s
小汽車行駛的功率為：P=

W

t

=

1.03×108J

3200s

=32200W
故答案為：（1）C；（2）A；（3）32200W．

點評：本題考查了壓強與流速的關系的理解，及質量、熱量、功率的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，同時還要注意單位的換算．