Question

12．在我國(guó)隨著人民生活水平的不斷提高和“汽車(chē)下鄉(xiāng)”政策的實(shí)施，汽車(chē)已經(jīng)走進(jìn)了很多普通農(nóng)村家庭，最近小王家也購(gòu)買(mǎi)了一輛小汽車(chē)．小王十分高興，將汽車(chē)?yán)锢锿馔饪戳藗�(gè)遍，并且進(jìn)行了認(rèn)真的思考，發(fā)現(xiàn)汽車(chē)上許多地方都用到了物理知識(shí)，下面就是他思考的問(wèn)題，請(qǐng)你幫他補(bǔ)充完整．
（1）汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的四個(gè)沖程中，只有做功沖程是燃?xì)鈱?duì)外做功，其他三個(gè)沖程要靠飛輪的慣性來(lái)完成．
（2）汽車(chē)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)，
（3）如果水箱中裝有5kg的水，當(dāng)水溫度升高20℃時(shí)，需要吸收的熱量為多少J．
（4）通過(guò)查看說(shuō)明書(shū)得知轎車(chē)總質(zhì)量為2000kg，車(chē)輪與地面的總接觸面積為4.0×10^-2m²，轎車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)為多少（g取10N/kg）
（5）若該車(chē)以20m/s的速度勻速行駛100km時(shí)所消耗的汽油為5kg，則燃燒5kg汽油放出的熱量是多少？若發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是30%，則轉(zhuǎn)化的機(jī)械能是多少？（汽油熱值為4.6×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由四個(gè)沖程組成：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程；內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程中有兩個(gè)沖程發(fā)生能量轉(zhuǎn)化，一是壓縮沖程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，壓縮沖程是依靠飛輪的慣性完成的；二是做功沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）水具有較大的比熱容，和其它物質(zhì)相比，降低相同的溫度，水吸收相同的熱量多；
（3）已知水的質(zhì)量5kg，水溫升高20℃，根據(jù)Q_吸=cm△t直接求出水吸收的熱量；
（4）轎車(chē)對(duì)地面的壓力等于車(chē)重力，根據(jù)G=mg求出其大小，然后根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出轎車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（5）根據(jù)公式Q=mq可求燃燒5kg汽油放出的熱量，已知發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，根據(jù)公式η=$\frac{W}{Q}$求出轉(zhuǎn)化的機(jī)械能．

解答 解：
（1）汽油機(jī)的四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程；做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，對(duì)外提供動(dòng)力，其他三個(gè)沖程要靠飛輪的慣性來(lái)完成；
（2）因?yàn)樗�這種物質(zhì)的比熱容較大，在吸收相同的熱量時(shí)，相同質(zhì)量升高的溫度相對(duì)較小，常用來(lái)作為冷卻劑使用；
（3）水吸收的熱量：Q_吸=cm△=4.2×10³J/（kg•℃）×5kg×20℃=4.2×10⁵J．
（4）轎車(chē)對(duì)地面的壓力：
F=G=mg=2000kg×10N/kg=20000N；
轎車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{20000N}{4.0×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=5×10⁵Pa；
（5）汽油燃燒放出的熱量：Q=mq=5kg×4.6×10⁷J/kg=2.3×10⁸J，
根據(jù)η=$\frac{W}{Q}$可知，
轉(zhuǎn)化的機(jī)械能為W=ηQ=30%×2.3×10⁸J=6.9×10⁷J．
故答案為：（1）做功；慣性；（2）比熱容；（3）水吸收的熱量為4.2×10⁵J；（4）轎車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)為5×10⁵Pa；（5）汽油放出的熱量為2.3×10⁸J，
轉(zhuǎn)化的機(jī)械能為6.9×10⁷J．

點(diǎn)評(píng) 本題為力學(xué)和熱學(xué)綜合題，涉及到的知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，要求靈活選用所學(xué)知識(shí)分析求解，具有一定的難度．