Question

閱讀短文，回答問題．
在我國隨著人民生活水平的提高，加上“汽車下鄉(xiāng)”政策的實(shí)施，不少農(nóng)村家庭都購買了汽車，汽車開始進(jìn)入普通百姓家庭．家住農(nóng)村的小明同學(xué)家買了一輛嶄新的奇瑞風(fēng)云2三廂汽車（如圖甲）．他高興極了，把車的里里外外都觀察了個(gè)夠．通過觀察，小明發(fā)現(xiàn)汽車上的許多部件都用到了物理知識．
（1）汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)是四沖程汽油機(jī)，其中

做功

沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)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(zhì)．如果水箱中裝有5kg的水，當(dāng)水溫度升高20℃時(shí)，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(zhì)量為1725kg．當(dāng)車上載有275kg的人和物品時(shí)，車輪與地面的總接觸面積為4.0×10^-2m²，轎車對地面的壓強(qiáng)為

5×10⁵

．（g取10N/kg）
（4）若汽車油箱的容積為60升（dm³），內(nèi)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

42.6

kg的汽油．若該車以20m/s的速度勻速行駛100km時(shí)所消耗的汽油為5kg，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出的功率為12kW，則汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為

26%

．

（5）圖乙是該車自動(dòng)測定汽車油箱內(nèi)油面高度的裝置原理圖，圖中的油量表實(shí)質(zhì)是

電流

表改裝而成的，定值電阻R₀的作用是

保護(hù)電路

，在加油的過程中，油量表的示數(shù)

變大

．（選填“變大、變小、不變”）來源：
（6）若轎車以90kW的恒定功率啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力不變，運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖丙所示．則在0-5s時(shí)間內(nèi)，轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做功

4.5×10⁵

J；轎車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力是

3000

N．
（7）通過測量獲得轎車以不同的速度行駛時(shí)對應(yīng)的制動(dòng)距離（即從操縱制動(dòng)剎車到車停下來的距離）數(shù)據(jù)如下表所示：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5
速度/（km/h）	40	60	80	100	120
制動(dòng)距離/m	8	18		50	72

當(dāng)轎車以80km/h行駛時(shí)所對應(yīng)的制動(dòng)距離為

32

m．

Answer 1

分析：（1）汽油機(jī)四沖程中的能量轉(zhuǎn)化情況，吸氣和排氣沖程不發(fā)生能量轉(zhuǎn)化，壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
（2）水具有較大的比熱容是它常被用做冷卻劑的原因；知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的溫度升高值，利用公式Q_吸=cm△t計(jì)算水吸收熱量的多少；
（3）轎車對地面的壓力等于車、人和物品的重力之和，根據(jù)G=mg求出其大小，然后根據(jù)p=

F

S

求出轎車對地面的壓強(qiáng)；
（4）①已知油箱的體積和汽油的密度，根據(jù)公式m=ρV可求汽油的質(zhì)量；
 ②已知行駛的距離和速度，根據(jù)速度的變形公式可求所用的時(shí)間，再根據(jù)公式W=Pt可求汽車的有用功；根據(jù)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(fā)動(dòng)機(jī)的熱機(jī)效率．
（5）如圖，該裝置涉及到浮力、杠桿、滑動(dòng)變阻器、電流表等相關(guān)知識，油面上升通過浮子和杠桿使滑動(dòng)變阻器連入的電阻變小，電路中的電流變大；油面下降通過浮子和杠桿使滑動(dòng)變阻器連入的電阻變大，電路中的電流變��；據(jù)此分析．
如果沒有定值電阻的話，則當(dāng)油箱中的油越來越多的時(shí)候，滑動(dòng)變阻器的阻值就會越來越小，此時(shí)電路中的電流就會越來越大，可能會燒壞油量表．
（6）利用功的公式W=Pt可計(jì)算轎車發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功；
利用二力平衡知識可知阻力大小等于牽引力，所以先在圖乙中找到汽車勻速直線運(yùn)動(dòng)是的速度，再利用功率的計(jì)算公式P=

W

t

=

Fs

t

=Fv，求出牽引力F，即等于阻力的大�。�
（7）由對表格中速度和制動(dòng)距離的關(guān)系的分析我們可以得出制動(dòng)距離應(yīng)與速度的平方成正比，則可得速度為80km/h時(shí)的制動(dòng)距離．

解答：解：
（1）汽油機(jī)的四個(gè)沖程是吸氣、壓縮、做功、排氣沖程．做功沖程高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
（2）汽車散熱器用水作為冷卻劑，是利用了水的比熱容較大的性質(zhì)；
水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×5kg×20℃=4.2×10⁵J．
（3）轎車對地面的壓力：
F=G=（m+m_車）g=（275kg+1725kg）×10N/kg=20000N；
轎車對地面的壓強(qiáng)：
p=

F

S

=

20000N

4.0×10-2m2

=5×10⁵Pa．
（4）①∵ρ=

m

V

，
∴該車油箱最多能裝汽油：
m=ρv=0.71×10³ kg/m³×60×10^-3m³=42.6kg；
②∵v=

s

t

，
∴行駛時(shí)間t=

s

v

=

100000m

20m/s

=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(fā)動(dòng)機(jī)的效率η=

W有

Q

×100%=

6×107J

2.3×108J

×100%≈26%．
（5）油量表串聯(lián)在電路中，實(shí)際是一電流表；在加油時(shí)，浮子位置升高，在杠桿作用下，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值變小，使電路中的電流變大，電流表示數(shù)變大，油量表示數(shù)變大；R′的作用是可以防止電路中的電流過大而燒壞儀表，保護(hù)電路．
（6）轎車的功率P=90kW=9×10⁴W，
轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做功：W=Pt=9×10⁴W×5s=4.5×10⁵J；
由圖示知轎車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度是v=30m/s；
∵P=

W

t

=

Fs

t

=Fv
∴轎車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力：f=F=

P

v

=

9×104W

30m/s

=3000N
（7）通過對1、2、4、5的分析可知速度越大制動(dòng)距離越大，即制動(dòng)距離一定與速度有關(guān)，但明顯不是正比關(guān)系．故可以想到可能與速度的平方成正比，通過計(jì)算可知制動(dòng)距離的確與速度的平方成正比：
則由

(40km/h)2

28m

=

(80km/h)2

s

解得：80km/h的制動(dòng)距離為32m．
故答案為：（1）做功；
（2）比熱容；4.2×10⁵；
（3）5×10⁵；
（4）42.6；26%；
（5）電流；保護(hù)電路；變大；
（6）4.5×10⁵；3000；
（7）32．

點(diǎn)評：本題通過家用轎車為載體，考查了學(xué)生對重力公式、壓強(qiáng)公式、吸熱公式、功率公式、效率公式的掌握和應(yīng)用，知識點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，屬于難題，要求靈活運(yùn)用所學(xué)知識！