Question

（9分）近幾年政府推出了“汽車下鄉(xiāng)” 、“小排氣量購(gòu)置稅減半”、 “以舊換新”等政策，極大的促進(jìn)了汽車行業(yè)的發(fā)展，隨著人民生活水平的不斷提高，汽車已經(jīng)走進(jìn)我們的家庭，小明的爸爸最近也購(gòu)買了一輛轎車．小明利用所學(xué)的物理知識(shí)對(duì)汽車進(jìn)行了一系列探索與研究活動(dòng)：

（1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常用循環(huán)流動(dòng)的水來(lái)幫助它散熱，主要是利用了水的 較大的特點(diǎn)．

（2）小明同學(xué)閱讀了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的說(shuō)明書后，將內(nèi)燃機(jī)的能量流向制成如圖甲所示的圖表，請(qǐng)根據(jù)給出的信息，計(jì)算完全燃燒0.2kg的汽油能夠獲得多少J的能量，這些能量能產(chǎn)生多少J的有用功。（汽油的熱值為4.6×107J/kg）（寫出計(jì)算過(guò)程）

（3）若轎車以60kW的恒定功率啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)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)系如圖乙所示．則在0～5s時(shí)間內(nèi)，轎車發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外做功多少J？轎車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力是多少？（寫出計(jì)算過(guò)程）

（4）汽車行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的牽引力為F，則燃燒m質(zhì)量的汽油，能使汽車前進(jìn)的距離s為 （用前面給出物理量的符號(hào)表示距離，汽油的熱值在本小題中用q表示）

（5）通過(guò)測(cè)量獲得轎車以不同速度行駛時(shí)對(duì)應(yīng)的制動(dòng)距離（即從操縱制動(dòng)剎車到車停下來(lái)的距離），數(shù)據(jù)如表所示：根據(jù)表中數(shù)據(jù)所反映的規(guī)律可知，當(dāng)轎車速度為120km/h時(shí)對(duì)應(yīng)的制動(dòng)距離是 m．

 

Answer 1

（1）比熱容；（2）9.2×106J、3.22×106J；（3）3×105J、2×103 N；（4）0.35qm／F；（5）72

【解析】

試題分析：（1）由△t=Q/cm可知，質(zhì)量和初溫都相同的不同液體，吸收的熱量相同，由于水的比熱容較大，則水上升的溫度較慢。所以，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常用循環(huán)流動(dòng)的水來(lái)幫助它散熱．

（2）完全燃燒0.2kg的汽油能夠獲得能量為Q=qm=4.6×107J/kg×0.2kg=9.2×106J；

由圖甲可知，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為：1-30%-30%-5%=35%；

所以，這些能量能產(chǎn)生有用功為W有用=Qη=9.2×106J×35%=3.22×106J；

（3）0～5s時(shí)間內(nèi)，轎車發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外做功W=Pt=6×104W×5s=3×105J；

在15s后汽車以30m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，5s內(nèi)汽車行駛的路程為s=vt=30m/s×5s=150m；

由于轎車的恒定功率為60kW不變，5s內(nèi)轎車發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外做功仍為3×105J，

由二力平衡可知，轎車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力f=W/s=3×105J/150m=2×103 N；

（4）燃燒m質(zhì)量的汽油，放出的熱量為Q=qm；

這些能量能產(chǎn)生有用功為W有用=Qη=0.35qm；

能使汽車前進(jìn)的距離s=W有用/F=0.35qm/F；

（5）由表中數(shù)據(jù)所反映的規(guī)律可知，當(dāng)速度以20km/h均勻增加時(shí)，制動(dòng)距離以[10+4（n-1）]m增加，所以，當(dāng)轎車速度為120km/h時(shí)對(duì)應(yīng)的制動(dòng)距離是72m．

考點(diǎn)：比熱容；熱機(jī)的效率；二力平衡