Question

2．汽車是我們十分熟悉的交通工具，也包含豐富的物理知識：
（1）汽車發(fā)動機的冷卻劑用到了水，水箱中5L水溫度升高20℃吸收的熱量是4.2×10⁵J．水升溫會吸收大量的熱，起到冷卻效果，這是用熱傳遞方法改變了物體的內(nèi)能．
（2）汽車駛過，我們聞到汽油味兒，這是擴散現(xiàn)象，說明分子在不停的做無規(guī)則運動．若汽油熱值4.0×10⁷J/kg，現(xiàn)有汽油2kg，選其中一半完全燃燒，放熱4.0×10⁷J，剩余汽油的熱值是4.0×10⁷J/kg．
（3）汽油機汽缸頂部的點火裝置叫火花塞，工作時，壓縮沖程將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這是用做功方法改變物體的內(nèi)能．
（4）一臺單缸四沖程汽油機，飛輪轉(zhuǎn)速1200r/min，汽油機每秒鐘內(nèi)完成40個沖程．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)水的體積求出水的質(zhì)量；知道水的比熱容、水的質(zhì)量和溫度的升高值，利用吸熱公式求解；
改變內(nèi)能的方法：一是做功，對物體做功（克服摩擦做功、壓縮氣體做功），物體內(nèi)能會增加；物體對外做功，物體內(nèi)能會減少；二是熱傳遞．
（2）物質(zhì)由分子組成的，分子在不停地做無規(guī)則運動；
知道汽油的質(zhì)量和熱值，可利用公式Q=mq計算燃料完全燃燒放出的熱量，燃料的熱值是燃料的屬性，不會隨著質(zhì)量的改變而改變．
（3）內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)包括四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程．其中壓縮沖程將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程中，燃料燃燒將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能．
（4）解決此題要知道在四沖程內(nèi)燃機曲軸轉(zhuǎn)一圈，完成2個沖程，1個工作循環(huán)中包括4個沖程并對外做功1次．

解答 解：
（1）水箱中水的質(zhì)量m=ρ_水V=5×10^-3m³×10³kg/m³=5kg；
水吸收的熱量：Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×5kg×20℃=4.2×10⁵J；
汽車發(fā)動機的冷卻水從發(fā)動機吸收熱量，使發(fā)動機的溫度降低，是通過熱傳遞改變內(nèi)能的；
（2）汽車駛過，我們聞到汽油味兒，是因為汽油分子在不停運動，汽油分子運動到空氣中，進入人們的鼻孔，使人感覺到了汽油味，說明了分子在不停地做無規(guī)則運動；
燃燒汽油的質(zhì)量為：m=$\frac{1}{2}$×2kg=1kg，而q=4.0×10⁷J/kg，
1kg汽油完全燃燒放出的熱量為：Q=mq=1kg×4.0×10⁷J/kg=4.0×10⁷J；
因為燃料的熱值是燃料的屬性，不會隨著質(zhì)量的改變而改變，所以汽油質(zhì)量變少后，剩余汽油的熱值不變，仍為4.0×10⁷J/kg．
（3）在汽油機工作時，靠火花塞點火來引燃燃料，實現(xiàn)化學(xué)能向內(nèi)能，再向機械能的轉(zhuǎn)化；其中在壓縮沖程中，活塞壓縮汽油與空氣形成的燃料混合物，活塞對氣體做功，將機械能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，這是用做功方法改變物體的內(nèi)能．
（4）飛輪轉(zhuǎn)速是1200r/min=20r/s，因一個工作循環(huán)轉(zhuǎn)2圈，完成4個沖程，做功一次；所以每秒完成10個工作循環(huán)，完成40個沖程，做功10次．
故答案為：（1）4.2×10⁵；熱傳遞；（2）擴散；無規(guī)則；4.0×10⁷；4.0×10⁷；（3）火花塞；壓縮；做功；（4）40．

點評 （1）本題主要考查了改變物體內(nèi)能的方法、質(zhì)量和熱量的計算；
（2）本題主要考查了分子是運動的觀點，熱量計算公式的理解和應(yīng)用，以及燃料的熱值是燃料的特性，與質(zhì)量的多少無關(guān)；
（3）此題考查了汽油機工作過程中的能量轉(zhuǎn)換及點火方式．注意區(qū)分做功沖程與壓縮沖程中能量轉(zhuǎn)化的不同，以及汽油機和柴油機點火方式的不同．
（4）解決此題要結(jié)合內(nèi)燃機的四個沖程工作特點進行分析解答．