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10.随着时代的进步,轿车的性能有了较大提升。某轿车外形如图所示,它的质量是 1880 kg,四个轮子与水平地面的总接触面积是0.08 m²。
(1)若轿车静止时对水平地面的压力为$F_{1}$,行驶时对水平地面的压力为$F_{2}$,则$F_{1}\_\_\_\_\_\_F_{2}$(选填“等于”“大于”或“小于”)。
(2)若轿车行驶时对水平地面的压强为$1.5×10^{5}\ \mathrm{Pa}$,求此时轿车上下表面受到的空气的压力差。($g=10\ \mathrm{N/kg}$)
(1)若轿车静止时对水平地面的压力为$F_{1}$,行驶时对水平地面的压力为$F_{2}$,则$F_{1}\_\_\_\_\_\_F_{2}$(选填“等于”“大于”或“小于”)。
(2)若轿车行驶时对水平地面的压强为$1.5×10^{5}\ \mathrm{Pa}$,求此时轿车上下表面受到的空气的压力差。($g=10\ \mathrm{N/kg}$)
答案
10.(1)大于
(2)$6.8×10^{3}\ \mathrm{N}$,计算过程略。
(2)$6.8×10^{3}\ \mathrm{N}$,计算过程略。
解析
【分析】
第(1)问：轿车外形为流线型，行驶时上方空气流速大于下方，根据流体压强与流速的关系，流速大的地方压强小，轿车会受到向上的空气升力。静止时对地面压力等于自身重力，行驶时压力等于重力减去升力，据此比较大小。
第(2)问：先利用重力公式计算轿车重力，再根据压强公式计算行驶时轿车对地面的压力，最后通过力的关系求出空气压力差。
【解析】
(1) 轿车静止时，对水平地面的压力等于自身重力，即$F_1 = G$；轿车行驶时，因流线型设计，上方空气流速快、压强小，下方空气流速慢、压强大，产生向上的升力，故行驶时对地面的压力$F_2 = G - F_{升}$，因此$F_1 ＞ F_2$，填“大于”。
(2) ①计算轿车重力：$G = mg = 1880\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 18800\ \mathrm{N}$；
②计算行驶时对地面的压力：由$p = \frac{F}{S}$得，$F_2 = pS = 1.5 × 10^5\ \mathrm{Pa} × 0.08\ \mathrm{m^2} = 12000\ \mathrm{N}$；
③求空气压力差：行驶时$F_2 = G - \Delta F$，故$\Delta F = G - F_2 = 18800\ \mathrm{N} - 12000\ \mathrm{N} = 6.8 × 10^3\ \mathrm{N}$。
【答案】
(1) 大于；(2) $6.8×10^{3}\ \mathrm{N}$
【知识点】
流体压强与流速的关系；压强计算；重力计算
【点评】
本题结合轿车实际场景，考查流体压强应用及相关力学计算，注重知识与生活结合，需理解升力产生原理及力的关系，难度适中。
【难度系数】
0.6
第(1)问：轿车外形为流线型，行驶时上方空气流速大于下方，根据流体压强与流速的关系，流速大的地方压强小，轿车会受到向上的空气升力。静止时对地面压力等于自身重力，行驶时压力等于重力减去升力，据此比较大小。
第(2)问：先利用重力公式计算轿车重力，再根据压强公式计算行驶时轿车对地面的压力，最后通过力的关系求出空气压力差。
【解析】
(1) 轿车静止时，对水平地面的压力等于自身重力，即$F_1 = G$；轿车行驶时，因流线型设计，上方空气流速快、压强小，下方空气流速慢、压强大，产生向上的升力，故行驶时对地面的压力$F_2 = G - F_{升}$，因此$F_1 ＞ F_2$，填“大于”。
(2) ①计算轿车重力：$G = mg = 1880\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 18800\ \mathrm{N}$；
②计算行驶时对地面的压力：由$p = \frac{F}{S}$得，$F_2 = pS = 1.5 × 10^5\ \mathrm{Pa} × 0.08\ \mathrm{m^2} = 12000\ \mathrm{N}$；
③求空气压力差：行驶时$F_2 = G - \Delta F$，故$\Delta F = G - F_2 = 18800\ \mathrm{N} - 12000\ \mathrm{N} = 6.8 × 10^3\ \mathrm{N}$。
【答案】
(1) 大于；(2) $6.8×10^{3}\ \mathrm{N}$
【知识点】
流体压强与流速的关系；压强计算；重力计算
【点评】
本题结合轿车实际场景，考查流体压强应用及相关力学计算，注重知识与生活结合，需理解升力产生原理及力的关系，难度适中。
【难度系数】
0.6
11. 如图所示是某轿车车顶的外掀式天窗，轿车行驶时，如果把天窗的后盖微微向上打开，就能使车内污浊的空气被自动“抽出”，车内的空气变清新。
(1)利用物理知识解释天窗此时能够向外“抽气”的原理。
(2)轿车的设计应用了很多物理知识，请再举一个例子。（例：车轮做成圆形，变滑动为滚动以减小摩擦力）
(1)利用物理知识解释天窗此时能够向外“抽气”的原理。
(2)轿车的设计应用了很多物理知识，请再举一个例子。（例：车轮做成圆形，变滑动为滚动以减小摩擦力）
答案
11.(1)天窗前闭后开,在车顶形成一个凸面,加大了空气的流速,使天窗开口处的气压小于车内的气压,在压强差的作用下,车内污浊的空气被自动“抽出”。
(2)轮胎上有花纹,是为了使接触面变粗糙,从而增大摩擦力;行驶时司机要系好安全带,减小急刹车时由于惯性可能造成的伤害。(合理即可)
(2)轮胎上有花纹,是为了使接触面变粗糙,从而增大摩擦力;行驶时司机要系好安全带,减小急刹车时由于惯性可能造成的伤害。(合理即可)
解析
【分析】
第(1)问需运用流体压强与流速的关系分析：流体流速越大的位置压强越小，天窗打开后，车顶空气流速变化会导致天窗处气压与车内气压不同，形成压强差从而实现抽气；第(2)问需结合轿车的设计，回忆相关物理知识（如摩擦力、惯性等），举出合理的应用实例即可。
【解析】
(1) 当天窗后盖微微向上打开时，车顶形成凸面，加快了天窗开口处的空气流速，根据流体压强与流速的关系：流速越大的位置压强越小，可知天窗开口处的气压小于车内的气压，在压强差的作用下，车内污浊的空气被自动“抽出”，使车内空气变清新。
(2) 轿车设计中应用物理知识的例子有：轮胎上刻有花纹，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力；或行驶时司机系安全带，防止急刹车时人因惯性向前倾倒造成伤害；或车身设计为流线型，减小行驶时的空气阻力等，任选合理例子即可。
【答案】
(1) 天窗前闭后开，在车顶形成一个凸面，加大了空气的流速，使天窗开口处的气压小于车内的气压，在压强差的作用下，车内污浊的空气被自动“抽出”。
(2) 示例：轮胎上有花纹，是为了使接触面变粗糙，从而增大摩擦力（合理即可）。
【知识点】
流体压强与流速的关系、增大摩擦力的方法、惯性
【点评】
本题以轿车天窗的设计为背景，考查了流体压强与流速的关系，以及物理知识在生活中的应用，体现了物理与生活的紧密联系，难度适中，需要学生能将所学物理知识与实际现象结合分析。
【难度系数】
0.6
第(1)问需运用流体压强与流速的关系分析：流体流速越大的位置压强越小，天窗打开后，车顶空气流速变化会导致天窗处气压与车内气压不同，形成压强差从而实现抽气；第(2)问需结合轿车的设计，回忆相关物理知识（如摩擦力、惯性等），举出合理的应用实例即可。
【解析】
(1) 当天窗后盖微微向上打开时，车顶形成凸面，加快了天窗开口处的空气流速，根据流体压强与流速的关系：流速越大的位置压强越小，可知天窗开口处的气压小于车内的气压，在压强差的作用下，车内污浊的空气被自动“抽出”，使车内空气变清新。
(2) 轿车设计中应用物理知识的例子有：轮胎上刻有花纹，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力；或行驶时司机系安全带，防止急刹车时人因惯性向前倾倒造成伤害；或车身设计为流线型，减小行驶时的空气阻力等，任选合理例子即可。
【答案】
(1) 天窗前闭后开，在车顶形成一个凸面，加大了空气的流速，使天窗开口处的气压小于车内的气压，在压强差的作用下，车内污浊的空气被自动“抽出”。
(2) 示例：轮胎上有花纹，是为了使接触面变粗糙，从而增大摩擦力（合理即可）。
【知识点】
流体压强与流速的关系、增大摩擦力的方法、惯性
【点评】
本题以轿车天窗的设计为背景，考查了流体压强与流速的关系，以及物理知识在生活中的应用，体现了物理与生活的紧密联系，难度适中，需要学生能将所学物理知识与实际现象结合分析。
【难度系数】
0.6
12.(选做)如图所示,小明将两个相同的一次性纸杯轻轻地叠放在一起,用吹风机以恒定风速在上面纸杯的杯口处水平吹气,发现上面的纸杯被吹出。有人认为这是因为上面纸杯杯口处空气流速大,压强小,使纸杯“飞”出;也有人认为这是因为吹气时有气体进入下面的纸杯中,将上面的纸杯顶上来。为进一步验证以上两种观点,下列方案不可行的是(
A.将两个纸杯的杯底都剪去,再次重复实验,观察纸杯情况
B.将下面纸杯的杯底剪去,再次重复实验,观察纸杯情况
C.在上面纸杯的杯底开一个孔,再次重复实验,观察纸杯情况
D.将下面纸杯的杯底扎个洞,再次重复实验,观察纸杯情况
A
)A.将两个纸杯的杯底都剪去,再次重复实验,观察纸杯情况
B.将下面纸杯的杯底剪去,再次重复实验,观察纸杯情况
C.在上面纸杯的杯底开一个孔,再次重复实验,观察纸杯情况
D.将下面纸杯的杯底扎个洞,再次重复实验,观察纸杯情况
答案
12.A
解析
【分析】
要解决本题，需先明确两种观点：一是上方纸杯杯口空气流速大、压强小，形成压强差使上方纸杯飞出；二是气体进入下方纸杯，内部气压增大将上方纸杯顶出。验证方案是否可行，需看操作能否改变“气体能否进入下方纸杯”的条件，从而区分两种观点。若操作无法阻断或改变气体进入下方纸杯的路径，则无法验证，方案不可行。
【解析】
对各选项逐一分析：
1. 选项A：将两个纸杯的杯底都剪去，此时上方纸杯与下方纸杯之间的气体可从上下方向自由流通，既无法阻断气体进入下方纸杯，也无法消除上方杯口的流速影响，无法区分两种观点，方案不可行。
2. 选项B：剪去下方纸杯的杯底，气体进入下方纸杯后会从底部流出，无法在下方纸杯内聚集形成足够气压，若此时仍能将上方纸杯吹出，说明不是气体进入的原因，可验证观点，方案可行。
3. 选项C：在上方纸杯的杯底开孔，上方纸杯内部与外界连通，若原本是气体进入下方纸杯顶出上方纸杯，开孔后气体进入上方纸杯，下方纸杯内气压无法增大，现象会改变，可验证观点，方案可行。
4. 选项D：将下方纸杯扎洞，气体进入下方纸杯后会从洞流出，无法形成足够气压顶出上方纸杯，若此时仍能将上方纸杯吹出，说明不是气体进入的原因，可验证观点，方案可行。
综上，不可行的方案是A。
【答案】
A
【知识点】
流体压强与流速的关系；气体压强的应用
【点评】
本题考查实验方案的评估，需结合两种猜想分析变量控制，明确操作对气体流通路径的影响，从而判断能否验证猜想，是对物理探究能力的考查。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需先明确两种观点：一是上方纸杯杯口空气流速大、压强小，形成压强差使上方纸杯飞出；二是气体进入下方纸杯，内部气压增大将上方纸杯顶出。验证方案是否可行，需看操作能否改变“气体能否进入下方纸杯”的条件，从而区分两种观点。若操作无法阻断或改变气体进入下方纸杯的路径，则无法验证，方案不可行。
【解析】
对各选项逐一分析：
1. 选项A：将两个纸杯的杯底都剪去，此时上方纸杯与下方纸杯之间的气体可从上下方向自由流通，既无法阻断气体进入下方纸杯，也无法消除上方杯口的流速影响，无法区分两种观点，方案不可行。
2. 选项B：剪去下方纸杯的杯底，气体进入下方纸杯后会从底部流出，无法在下方纸杯内聚集形成足够气压，若此时仍能将上方纸杯吹出，说明不是气体进入的原因，可验证观点，方案可行。
3. 选项C：在上方纸杯的杯底开孔，上方纸杯内部与外界连通，若原本是气体进入下方纸杯顶出上方纸杯，开孔后气体进入上方纸杯，下方纸杯内气压无法增大，现象会改变，可验证观点，方案可行。
4. 选项D：将下方纸杯扎洞，气体进入下方纸杯后会从洞流出，无法形成足够气压顶出上方纸杯，若此时仍能将上方纸杯吹出，说明不是气体进入的原因，可验证观点，方案可行。
综上，不可行的方案是A。
【答案】
A
【知识点】
流体压强与流速的关系；气体压强的应用
【点评】
本题考查实验方案的评估，需结合两种猜想分析变量控制，明确操作对气体流通路径的影响，从而判断能否验证猜想，是对物理探究能力的考查。
【难度系数】
0.5
