Question

【題目】隨著人們生活水平的不斷提高，各種小汽車已經(jīng)走進(jìn)我們的家庭。請你用學(xué)過的物理知識解答下面的問題：

（1）普通的小汽車用的是汽油機(jī)，圖甲所示的是該汽油機(jī)的______沖程，用水冷卻發(fā)動機(jī)是因?yàn)樗��?/span>_____ 大。

（2）當(dāng)前，電動汽車發(fā)展很快。某電動汽車采用鋰電池組作為動力來源驅(qū)動電動機(jī)行駛．下表為某品牌電動汽車車部分技術(shù)參數(shù)，能量密度是指電池單位質(zhì)量所輸出的電能．

若該電動汽車在水平路面上以72km/h的速度勻速行駛時(shí)，受到的阻力1200N，當(dāng)耗能為鋰電池總儲存能量的50%時(shí)，電動機(jī)的平均輸出功率為____kW，平衡車行駛的路程是 ________ km．

（3）如圖乙是該電動汽車的啟動原理圖。請?jiān)趫D乙中用筆畫線代替導(dǎo)線將汽車的啟動原理圖連接完整____，說明：當(dāng)鑰匙插入儀表板上的鑰匙孔并轉(zhuǎn)動（相當(dāng)子閉合開關(guān)），電動機(jī)工作，啟動轎車；電磁鐵的工作電壓小于電動機(jī)的工作電壓．圖乙中，通電螺線管的上端是_______（N/S）極．

（4）太陽能汽車?yán)�用太陽能來�?qū)動，真正實(shí)現(xiàn)了零排放．通過測量獲得某太陽能汽車以不同速度行駛時(shí)對應(yīng)的制動距離（即從操縱制動剎車到車停下來的距離），數(shù)據(jù)如表所示：

根據(jù)表中數(shù)據(jù)所反映的規(guī)律可知，當(dāng)該車速度為80km/h時(shí)對應(yīng)的制動距離是_______ m．

（5）某太陽能汽車安裝有再生制動器。再生制動器是指剎車的同時(shí)還可以發(fā)電機(jī)發(fā)電。先讓汽車正常行駛，然后關(guān)閉發(fā)動機(jī)，分別測出開啟和關(guān)閉再生制動器兩種情況下，汽車通過的路程s與對應(yīng)的速度大小v，計(jì)算出動能Ek，作出Ek-s圖像，如圖丙可以看出，開啟再生制動器進(jìn)行測試的圖線是①、②中的_____，該次測試中儲能效率為________．

Answer 1

【答案】 做功 比熱容 24 60 N 32 ① 40%

【解析】(1)由圖可知，汽油機(jī)的進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，活塞向下運(yùn)動，所以此沖程為做功沖程；為了避免汽油機(jī)在工作時(shí)溫度升得太高，在設(shè)計(jì)制造時(shí)，汽缸外有一個(gè)水套，讓汽缸被水包圍著，即通過水吸收熱量而使得氣缸溫度降低，這是通過熱傳遞的方式改變內(nèi)能的；選擇用水作為冷卻劑，是因?yàn)樗�的比熱容大，即相同質(zhì)量的水和其他的液體相比較時(shí)，在升高相同溫度時(shí)，水能吸收的熱量多，故用水冷卻效果好；(2) 電動汽車在水平路面上勻速行駛，所以電動機(jī)的牽引力：F＝1200N，因?yàn)?/span>P＝＝Fv，所以電動機(jī)平均輸出功率：P＝Fv＝1200N×20m/s＝24000W＝24kW；由題知，耗能為鋰電池總儲存能量的50%，由表格數(shù)據(jù)知，電動機(jī)的能量轉(zhuǎn)化效率為 80%，鋰電池能量密度 0.25kWh/kg，鋰電池的總質(zhì)量200kg，所以電池提供電能用來做功的能量W＝50%×80%×0.25kWh/kg×200kg＝20kWh＝7.2J，由W＝Fs可得電動汽車行駛的路程：s＝＝60000m＝60km；(3)電路連接如圖，鑰匙孔與一節(jié)電池、電磁鐵組成控制電路，電動機(jī)與總電源組成工作電路。通電螺線管中電流由下端流入，根據(jù)安培定則可知通電螺線管的上端是N極。

(4)第n次實(shí)驗(yàn),速度vn,制動距離mn,根據(jù)表中數(shù)據(jù)所反映的規(guī)律為：mn＝0.1×(n+1)×vn＝0.1×(3+1)×80m＝32m，(5)關(guān)閉發(fā)動機(jī)后，關(guān)閉再生制動器，汽車克服摩擦力做功，動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，開啟再生制動器，有部分動能轉(zhuǎn)化為電能，克服摩擦力做功的能量減少，摩擦力大小不變，所以汽車運(yùn)動的距離減小，所以汽車動能變化曲線是①；(2)關(guān)閉發(fā)動機(jī)后,關(guān)閉再生制動器,汽車克服摩擦力做功,動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,由圖②可知,關(guān)閉發(fā)動機(jī)時(shí)汽車的動能為EK0＝W＝fs2＝f×(40m30m)＝10m×f，開啟再生制動器,由圖①可知,汽車克服摩擦力做功W＝fs1＝f×(36m30m)＝6m×f,則動能轉(zhuǎn)化為的電能為E＝EK0E＝10m×f6m×f＝4m×f，則該次測試中儲能效率η＝×100%＝40%.