Question

9．人類從鳥類飛行得到啟示發(fā)明了飛機，從魚類游泳得到啟示發(fā)明了潛艇．某大學(xué)兩位研究生從螞蟻身上得到啟示，設(shè)計出“都市螞蟻”概念車（如圖所示），獲2009年全國汽車創(chuàng)新設(shè)計大賽最高獎項．這款概念車小巧實用，并可根據(jù)人數(shù)組合乘車艙，有利于緩解城市交通擁堵．
（1）如果“都市螞蟻“車乘載兩人后總質(zhì)量為500千克，輪胎與地面接觸的總面積為200厘米²，車停在地面上時對地面壓強多大？
（2）若“都市螞蟻”車以5米/秒的速度在城市中行駛，在運行過程中受到的阻力是總重的O．4倍，則發(fā)動機的輸出功率至少多大？
（3）航模社的同學(xué)將此概念車改進(jìn)成水陸兩棲螞蟻車．若改裝后車的總體積為0.75米³，上述乘載兩人的概念車在水面漂浮，有三分之一的體積露出水面，此時車受到的浮力多大（假設(shè)車內(nèi)不進(jìn)水）？

Answer 1

分析 （1）水平地面受到的壓力等于車的重力，根據(jù)G=mg即可求出壓力，然后根據(jù)壓強公式求出地面受到的壓強；
（2）先根據(jù)二力平衡的條件求出牽引力的大小，然后根據(jù)P=Fv求出功率；
（3）根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排即可求出車受到的浮力．

解答 解：（1）車個人的總重力為：
G=mg=500kg×10N/kg=5000N，
地面受到的壓力F_壓=G=5000N，
地面受到的壓強：
p=$\frac{F壓}{S}$=$\frac{5000N}{200×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=2.5×10⁵Pa； 
（2）車在行駛過程中受到的牽引力：
F=f=0.4G=0.4×5000N=2000N；
發(fā)動機的輸出功率：
P=Fv=2000N×5m/s=1×10⁴W；
（3）車受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×$\frac{2}{3}$×0.75m³=5×10³N．
答：（1）車停在地面上時對地面壓強為2.5×10⁵Pa；
（2）發(fā)動機的輸出功率至少為1×10⁴W；
（3）車受到的浮力為5×10³N．

點評 本題考查了壓強公式、功率公式、物體浮沉條件的綜合應(yīng)用，涉及的知識點較大，但都是基本內(nèi)容．