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)”政策的實施，不少農(nóng)村家庭都購買了汽車，汽車開始進入普通百姓家庭．家住農(nóng)村的小明同學家買了一輛嶄新的奇瑞風云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)動機是四沖程汽油機，其中

做功

沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)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(zhì)．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

4.2×10⁵

J．
（3）通過查看說明書得知轎車車身質(zhì)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

．（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時所消耗的汽油為5kg，汽車發(fā)動機的輸出的功率為12kW，則汽車發(fā)動機的效率為

26%

．

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

電流

表改裝而成的，定值電阻R₀的作用是

保護電路

，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的恒定功率啟動做直線運動，運動過程中受到的阻力不變，運動的速度v與時間t的關系如圖丙所示．則在0-5s時間內(nèi)，轎車發(fā)動機做功

4.5×10⁵

J；轎車運動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對應的制動距離（即從操縱制動剎車到車停下來的距離）數(shù)據(jù)如下表所示：

實驗次數(shù)	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，壓縮沖程將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能．
（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；
（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)動機的熱機效率．
（5）如圖，該裝置涉及到浮力、杠桿、滑動變阻器、電流表等相關知識，油面上升通過浮子和杠桿使滑動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，則當油箱中的油越來越多的時候，滑動變阻器的阻值就會越來越小，此時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可計算轎車發(fā)動機所做的功；
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動是的速度，再利用功率的計算公式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距離的關系的分析我們可以得出制動距離應與速度的平方成正比，則可得速度為80km/h時的制動距離．

解答：解：
（1）汽油機的四個沖程是吸氣、壓縮、做功、排氣沖程．做功沖程高溫高壓燃氣推動活塞向下運動，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能．
（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：
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)動機的效率η=

W有

Q

×100%=

6×107J

2.3×108J

×100%≈26%．
（5）油量表串聯(lián)在電路中，實際是一電流表；在加油時，浮子位置升高，在杠桿作用下，滑動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，保護電路．
（6）轎車的功率P=90kW=9×10⁴W，
轎車發(fā)動機做功：W=Pt=9×10⁴W×5s=4.5×10⁵J；
由圖示知轎車勻速運動時的速度是v=30m/s；
∵P=

W

t

=

Fs

t

=Fv
∴轎車運動過程中受到的阻力：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距離越大，即制動距離一定與速度有關，但明顯不是正比關系．故可以想到可能與速度的平方成正比，通過計算可知制動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；保護電路；變大；
（6）4.5×10⁵；3000；
（7）32．

點評：本題通過家用轎車為載體，考查了學生對重力公式、壓強公式、吸熱公式、功率公式、效率公式的掌握和應用，知識點多、綜合性強，屬于難題，要求靈活運用所學知識！