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11.随着时代的进步，轿车的车速和性能有了较大提升，某辆轿车的质量是1.6 t，每个轮子与地面的接触面积是0.02 m²。
(1)求该轿车空载静止在水平地面上时，对地面的压强；(g取10 N/kg)
(2)当轿车高速行驶时，对地面的压力会（选填“不变”“变大”或“变小”），请用所学过的物理知识分析其原因。
(1)求该轿车空载静止在水平地面上时，对地面的压强；(g取10 N/kg)
(2)当轿车高速行驶时，对地面的压力会（选填“不变”“变大”或“变小”），请用所学过的物理知识分析其原因。
答案
解：
(1) 轿车质量$m=1.6\ \mathrm{t}=1600\ \mathrm{kg}$
轿车空载静止在水平地面上，对地面的压力等于自身重力：
$F=G=mg=1600\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=1.6×10^4\ \mathrm{N}$
轿车与地面的总接触面积：
$S=4×0.02\ \mathrm{m}^2=0.08\ \mathrm{m}^2$
对地面的压强：
$p=\frac{F}{S}=\frac{1.6×10^4\ \mathrm{N}}{0.08\ \mathrm{m}^2}=2×10^5\ \mathrm{Pa}$
(2) 变小
原因：轿车外形上凸下平，高速行驶时，车上方空气流速大、压强小，车下方空气流速小、压强大，会产生向上的升力，因此轿车对地面的压力小于自身重力，压力变小。
(1) 轿车质量$m=1.6\ \mathrm{t}=1600\ \mathrm{kg}$
轿车空载静止在水平地面上，对地面的压力等于自身重力：
$F=G=mg=1600\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=1.6×10^4\ \mathrm{N}$
轿车与地面的总接触面积：
$S=4×0.02\ \mathrm{m}^2=0.08\ \mathrm{m}^2$
对地面的压强：
$p=\frac{F}{S}=\frac{1.6×10^4\ \mathrm{N}}{0.08\ \mathrm{m}^2}=2×10^5\ \mathrm{Pa}$
(2) 变小
原因：轿车外形上凸下平，高速行驶时，车上方空气流速大、压强小，车下方空气流速小、压强大，会产生向上的升力，因此轿车对地面的压力小于自身重力，压力变小。
12.某兴趣小组的同学观察到:①飞机在起飞和航行时机翼的仰角不同;②飞机越大其机翼越大。他们想探究“机翼获得升力的大小与机翼仰角、机翼面积有什么关系?”(注:机翼仰角为机翼下表面与水平面的夹角,机翼面积指机翼在水平面上投影的面积)他们利用塑料、泡沫等材料自制了三个质量相同、形状相同、面积不同的“机翼”模型,用圆柱形空心笔杆穿过“机翼”并固定在“机翼”上,将一根金属杆从笔杆中穿过并上下固定,确保“机翼”能沿金属杆在竖直方向移动。将“机翼”挂在弹簧测力计的下方,如图所示。
(1)用鼓风机对着“机翼”吹风,可以模拟飞机在空中飞行。当鼓风机向右吹风时,以气流为参照物,飞机向运动;
(2)为了研究“机翼”获得的升力与仰角的关系,他们对同一个“机翼”吹风,并保持风速不变,只改变“机翼”的大小,观察并记录弹簧测力计的示数;在
其他条件相同时,更换面积不同的“机翼”重复上述实验。实验记录如表:
①在上述实验中,吹风前、后弹簧测力计示数的即为“机翼”获得的升力大小;
②通过分析数据可以得出结论:当“机翼”的质量、形状、面积和风速均相同时,仰角增大,“机翼”获得的升力(选填“一定”或“不一定”)增大;当质量、形状、仰角和风速均相同时,“机翼”面积越大,获得的升力;
(3)实验时,“机翼”沿金属杆上升,金属杆对笔杆有向的摩擦力,因此测得的升力(选填“大于”“等于”或“小于”)“机翼”实际获得的升力。
(1)用鼓风机对着“机翼”吹风,可以模拟飞机在空中飞行。当鼓风机向右吹风时,以气流为参照物,飞机向运动;
(2)为了研究“机翼”获得的升力与仰角的关系,他们对同一个“机翼”吹风,并保持风速不变,只改变“机翼”的大小,观察并记录弹簧测力计的示数;在
其他条件相同时,更换面积不同的“机翼”重复上述实验。实验记录如表:
①在上述实验中,吹风前、后弹簧测力计示数的即为“机翼”获得的升力大小;
②通过分析数据可以得出结论:当“机翼”的质量、形状、面积和风速均相同时,仰角增大,“机翼”获得的升力(选填“一定”或“不一定”)增大;当质量、形状、仰角和风速均相同时,“机翼”面积越大,获得的升力;
(3)实验时,“机翼”沿金属杆上升,金属杆对笔杆有向的摩擦力,因此测得的升力(选填“大于”“等于”或“小于”)“机翼”实际获得的升力。
答案
解：
(1) 当鼓风机向右吹风时，气流向右运动，以气流为参照物，飞机的相对位置向左变化，因此飞机向左运动。
(2) 根据控制变量法，研究“机翼”获得的升力与仰角的关系时，保持风速、机翼面积等其他条件不变，只改变“机翼”仰角的大小。
① 吹风前弹簧测力计的示数等于机翼的重力，吹风后机翼受到向上的升力，弹簧测力计示数减小，吹风前、后弹簧测力计示数的差即为“机翼”获得的升力大小。
② 分析实验数据可知，当仰角从“较大”变为“最大”时，机翼的升力反而减小，因此当“机翼”的质量、形状、面积和风速均相同时，仰角增大，“机翼”获得的升力不一定增大；当质量、形状、仰角和风速均相同时，机翼面积越大，弹簧测力计的示数越小，说明获得的升力越大。
(3) “机翼”沿金属杆上升时，笔杆相对于金属杆向上运动，摩擦力阻碍相对运动，因此金属杆对笔杆有向下的摩擦力；对机翼受力分析可得：实际升力$F_{\mathrm{实}}=G + f - F_{\mathrm{后}}$，实验中测得的升力为$F_{\mathrm{测}}=G - F_{\mathrm{后}}$，因此测得的升力小于“机翼”实际获得的升力。
答案依次为：(1) $\boldsymbol{左}$；(2) $\boldsymbol{仰角}$；① $\boldsymbol{差(差值)}$；② $\boldsymbol{不一定}$，$\boldsymbol{越大}$；(3) $\boldsymbol{下}$，$\boldsymbol{小于}$。
(1) 当鼓风机向右吹风时，气流向右运动，以气流为参照物，飞机的相对位置向左变化，因此飞机向左运动。
(2) 根据控制变量法，研究“机翼”获得的升力与仰角的关系时，保持风速、机翼面积等其他条件不变，只改变“机翼”仰角的大小。
① 吹风前弹簧测力计的示数等于机翼的重力，吹风后机翼受到向上的升力，弹簧测力计示数减小，吹风前、后弹簧测力计示数的差即为“机翼”获得的升力大小。
② 分析实验数据可知，当仰角从“较大”变为“最大”时，机翼的升力反而减小，因此当“机翼”的质量、形状、面积和风速均相同时，仰角增大，“机翼”获得的升力不一定增大；当质量、形状、仰角和风速均相同时，机翼面积越大，弹簧测力计的示数越小，说明获得的升力越大。
(3) “机翼”沿金属杆上升时，笔杆相对于金属杆向上运动，摩擦力阻碍相对运动，因此金属杆对笔杆有向下的摩擦力；对机翼受力分析可得：实际升力$F_{\mathrm{实}}=G + f - F_{\mathrm{后}}$，实验中测得的升力为$F_{\mathrm{测}}=G - F_{\mathrm{后}}$，因此测得的升力小于“机翼”实际获得的升力。
答案依次为：(1) $\boldsymbol{左}$；(2) $\boldsymbol{仰角}$；① $\boldsymbol{差(差值)}$；② $\boldsymbol{不一定}$，$\boldsymbol{越大}$；(3) $\boldsymbol{下}$，$\boldsymbol{小于}$。
