Question

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在我國隨著人民生活水平的不斷提高和“汽車下鄉”政策的實施，汽車已經走進了很多普通農村家庭，最近小王家也購買了一輛小汽車．小王十分高興，將汽車里里外外看了個遍，并且進行了認真的思考，發現汽車上許多地方都用到了物理知識，下面就是他思考的問題，請你幫他補充完整．
（1）汽車發動機是汽油機，從能源可否再生角度看，汽油是______能源（選填“可再生”或“不可再生”）；發動機工作時，______沖程將內能轉化為機械能．
（2）汽車上的散熱器用水作為冷卻劑，這是利用了水的______較大的性質，如果水箱中裝有5kg的水，當水溫度升高20℃時，需要吸收的熱量為______J．
（3）通過查看說明書得知轎車車身質量為1725kg．當車上載有275kg的人和物品時，車輪與地面的總接觸面積為4.0×10^-2m²，轎車對地面的壓強為______．（g取10N/kg）
（4）若汽車油箱的容積為60升（dm³），內裝的是密度為0.71×10³ kg/m³、熱值為4.6×10⁷J/kg的汽油，則該油箱中最多可裝______kg的汽油．若該車以20m/s的速度勻速行駛100km時所消耗的汽油為5kg，汽車發動機的輸出的功率為12kw，則汽車發動機的效率為______．
（5）汽車啟動時，需將鑰匙插入儀表板上的鑰匙孔并旋轉（相當于閉合開關），請根據如圖甲所提供的器件（圖中A、B、C為三個接線柱），用筆畫線代替導線將轎車的啟動原理圖連接完整．
（6）若轎車以90kW的恒定功率啟動做直線運動，運動過程中受到的阻力不變，運動速度v與時間t的關系如圖乙所示，則在0-50s時間內，轎車發動機所做的功為______J，轎車在運動過程中受到的阻力為______N．
（7）通過測量獲得轎車以不同的速度行駛時對應的制動距離（即從操縱制動剎車到車停下來的距離）數據如下表所示：

實驗次數	1	2	3	4	5
速度/（km/h）	40	60	80	100	120
制動距離/m	8	18		50	72

當轎車以80km/h行駛時所對應的制動距離為______m．

Answer 1

【答案】分析：（1）煤、石油、天然氣屬于不可再生能源；汽油機的做功沖程中，進氣門和排氣門都關閉，活塞向下運動，氣體對外做功，將內能轉化為機械能；
（2）水的比熱容大，和其它物質比較，升高或降低相同的溫度，水吸收或放出的熱量多；知道水的質量、水的比熱容、水溫度的升高值，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水吸收的熱量；
（3）已知汽車、人、貨物質量和汽車與地面的接觸面積，利用重力公式和壓強公式求汽車對地面的壓強；
（4）①已知油箱的體積和汽油的密度，根據公式m=ρV可求汽油的質量；
 ②已知行駛的距離和速度，根據速度的變形公式可求所用的時間，再根據公式W=Pt可求汽車的有用功；根據公式Q=qm可求釋放的能量，有用功與釋放能量的比值就是發動機的熱機效率．
（5）電磁鐵工作時吸引銜鐵下來，根據杠桿原理銜鐵的另一端向右運動與觸點相連，使電動機連通開始工作；電磁鐵的工作電壓小于電動機的工作電壓，故電磁鐵只利用電源的一部分，并且電磁鐵和電動機，都能獨立、同時工作，故二者應并聯連接；
（6）知道轎車以90kW的恒定功率做直線運動，利用W=Pt求轎車發動機做功，再利用P=Fv求汽車牽引力，而汽車勻速行駛、受平衡力，根據二力平衡條件求汽車受到的阻力．
（7）第n次實驗，速度v_n，制動距離m_n，根據表中數據所反映的規律為：m_n=0.1×（n+1）×v_n，利用此規律計算即可．
解答：解：（1）汽油屬于不可再生能源，一旦消耗很難再生；汽油機的做功沖程中，將內能轉化為機械能；
（2）因為水的比熱容大，和其它物質比較，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，所以汽車上的散熱器用水作為冷卻劑；
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×5kg×20℃=4.2×10⁵J；
（3）車、人、貨物的總質量：m=1725kg+275kg=2000kg，s=4.0×10^-2m²，
∵在水平路面上
∴汽車對地面的壓力：
F=G=mg=2000kg×10N/kg=20000N，
汽車對地面的壓強：
p===5×10⁵Pa；
（4）①該車油箱最多能裝汽油m=ρv=0.71×10³ kg/m³×60×10^-3m³=42.6kg；
②行駛時間t===5000s；
汽車的有用功W_有=Pt=12×10³W×5000s=6×10⁷J；
釋放的能量Q=qm′=4.6×10⁷J/kg×5kg=2.3×10⁸J；
發動機的效率η=×100%×100%=26%．
（5）如圖所示：

（6）轎車發動機做功 W=Pt=90×10³W×50s=4.5×10⁶J；
由圖示知轎車勻速運動的速度是v=30m/s；
所以，轎車運動過程中受到的阻力 f===3×10³N；
（7）第n次實驗，速度v_n，制動距離m_n，
則m_n=0.1×（n+1）×v_n=0.1×（3+1）×80m=32m．
故答案為：
（1）不可再生；做功；（2）比熱容；4.2×10⁵；（3）5×10⁵Pa．（4）42.6kg；26%．（6）4.5×10⁶；3×10³；（7）32．
點評：本題為力學和熱學綜合題，涉及到的知識點多、綜合性強，要求靈活選用所學知識分析求解，并能依據表格中的參數和相關圖象通過選擇有用的信息來進行分析，具有一定的難度．