14. (2024 福建厦门)如图所示,张老师驾驶某小型房车在平直公路上以 15 m/s 的速度匀速行驶。房车的车轮与水平地面总接触面积为 0.4 m²,驾驶时车和人的总质量为 $ 4 \times 10^{3} $ kg,正常匀速行驶时阻力是车总重力的 $ \frac{1}{10} $。房车在行驶过程中,求:
(1) 房车对地面的压强;
(2) 房车受到的牵引力;
(3) 牵引力做功的功率。

(1) 房车对地面的压强;
(2) 房车受到的牵引力;
(3) 牵引力做功的功率。
答案
【解析】:
1. 首先求房车对地面的压力$F$:
根据$G = mg$(其中$m = 4\times10^{3}kg$,$g = 10N/kg$),可得车和人的总重力$G=mg = 4\times10^{3}kg\times10N/kg = 4\times10^{4}N$。
因为房车在水平地面上,所以房车对地面的压力$F = G = 4\times10^{4}N$。
再根据压强公式$p=\frac{F}{S}$(其中$S = 0.4m^{2}$),可得房车对地面的压强$p=\frac{F}{S}=\frac{4\times10^{4}N}{0.4m^{2}} = 1\times10^{5}Pa$。
2. 然后求房车受到的牵引力$F_{牵}$:
已知正常匀速行驶时阻力$f=\frac{1}{10}G$,$G = 4\times10^{4}N$,所以$f=\frac{1}{10}\times4\times10^{4}N = 4\times10^{3}N$。
因为房车匀速行驶,处于平衡状态,牵引力与阻力是一对平衡力,大小相等,即$F_{牵}=f = 4\times10^{3}N$。
3. 最后求牵引力做功的功率$P$:
根据功率公式$P = Fv$(其中$F = F_{牵}=4\times10^{3}N$,$v = 15m/s$),可得$P = F_{牵}v=4\times10^{3}N\times15m/s = 6\times10^{4}W$。
【答案】:
(1) $1\times10^{5}Pa$;(2) $4\times10^{3}N$;(3) $6\times10^{4}W$。
1. 首先求房车对地面的压力$F$:
根据$G = mg$(其中$m = 4\times10^{3}kg$,$g = 10N/kg$),可得车和人的总重力$G=mg = 4\times10^{3}kg\times10N/kg = 4\times10^{4}N$。
因为房车在水平地面上,所以房车对地面的压力$F = G = 4\times10^{4}N$。
再根据压强公式$p=\frac{F}{S}$(其中$S = 0.4m^{2}$),可得房车对地面的压强$p=\frac{F}{S}=\frac{4\times10^{4}N}{0.4m^{2}} = 1\times10^{5}Pa$。
2. 然后求房车受到的牵引力$F_{牵}$:
已知正常匀速行驶时阻力$f=\frac{1}{10}G$,$G = 4\times10^{4}N$,所以$f=\frac{1}{10}\times4\times10^{4}N = 4\times10^{3}N$。
因为房车匀速行驶,处于平衡状态,牵引力与阻力是一对平衡力,大小相等,即$F_{牵}=f = 4\times10^{3}N$。
3. 最后求牵引力做功的功率$P$:
根据功率公式$P = Fv$(其中$F = F_{牵}=4\times10^{3}N$,$v = 15m/s$),可得$P = F_{牵}v=4\times10^{3}N\times15m/s = 6\times10^{4}W$。
【答案】:
(1) $1\times10^{5}Pa$;(2) $4\times10^{3}N$;(3) $6\times10^{4}W$。
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