Question

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在我國隨著人民生活水平的不斷提高，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，發動機工作時，做功沖程將

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

比熱容

較大的性質，如果水箱中裝有5kg的水，當水溫從10℃升高20℃時，需要吸收的熱量為

4.2×10⁵

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

5×10⁵

Pa．（g取10N/kg）
（4）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

4.5×10⁵

J，轎車在運動過程中受到的阻力為

3×10³

N．
（5）若汽車油箱的容積為60dm³，裝的是密度為0.71×10³kg/m³、熱值為4.6×10⁷J/kg的汽油，當該車以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多少？

26.1%

（6）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

32

m．

Answer 1

分析：（1）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）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；
（5）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；
（6）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，
∵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=

F

S

=

20000N

4.0×10-2m2

=5×10⁵Pa；
（4）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；
∴根據P=Fv可得，轎車運動過程中受到的阻力：
f=F′=

P

v

=

90×103W

30m/s

=3×10³N；
（5）根據v=

s

t

可得，行駛時間：
t′=

s′

v′

=

100×103m

20m/s

=5000s，
汽車的有用功：
W_有=P′t′=12×10³W×5000s=6×10⁷J，
釋放的能量：
Q=m″q=5kg×4.6×10⁷J/kg=2.3×10⁸J；
發動機的效率：
η=

W有

Q

×100%=

6×107J

2.3×108J

×100%≈26.1%；
（6）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）內；機械；
（2）比熱容；4.2×10⁵；
（3）5×10⁵；
（4）4.5×10⁵；3×10³；
（5）26.1%；
（6）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．