Question

6．馬路清掃車是代替環(huán)衛(wèi)工人清掃馬路的自動化機械，這種清掃車以汽油發(fā)動機作為動力，并配有大功率吸塵器，可將灰塵和垃圾吸進車上的垃圾箱．已知發(fā)動機的功率為6kW．請回答下列有關問題：
（1）一輛清掃車在較臟的平直馬路上勻速前進，實施清掃．那么，在清掃過程中，清掃車的動能將如何變化？寫出你判斷的理由．
（2）灰塵和垃圾為什么會吸入車上的垃圾箱？說出物理道理．
（3）若清掃車上的汽油機正常工作時，飛輪的轉(zhuǎn)速為1800轉(zhuǎn)/分，那么這臺汽油機每秒鐘將完成多少個做功沖程？若不計能量損失，則這臺汽油機的每個做功沖程，燃氣對活塞做了多少功？
（4）若改用電動機作為動力，它正常工作的電流為20A．則使用電源的電壓至少要多大？

Answer 1

分析 （1）動能的大小與質(zhì)量、速度有關．質(zhì)量越大，速度越大，動能越大．
（2）壓強和流速的關系是：流速大，壓強小，流速小，壓強大；
（3）汽油機完成一個工作循環(huán)，經(jīng)過四個沖程，活塞往返兩次，飛輪轉(zhuǎn)動兩周．
（4）據(jù)公式P=UI計算電壓即可．

解答 解：（1）一輛清掃車在一條較臟的平直馬路上勻速前進，速度不變，實施清掃作業(yè)，不斷的有垃圾進入清掃車，質(zhì)量不斷的在增加，動能逐漸增大．
（2）吸塵時，打開大功率的吸塵器，吸塵器口處的流速大，壓強小，而較遠的一側(cè)相對來說空氣流速小，壓強大，所以塵土在外側(cè)比較大的壓強的作用下被壓入吸塵器中，從而實現(xiàn)將灰塵和垃圾吸入車上的垃圾箱的目的；
（3）汽油機完成一個工作循環(huán)，飛輪轉(zhuǎn)動兩周，飛輪的轉(zhuǎn)速為1800轉(zhuǎn)/分=30轉(zhuǎn)/秒，這臺汽油機每秒鐘將完成15個工作循環(huán)，完成一個工作循環(huán)，經(jīng)歷一個做功沖程，這臺汽油機每秒鐘完成15個做功沖程．
1秒完成15個工作循環(huán)，
汽油機完成一個工作循環(huán)是$\frac{1}{15}$秒，
經(jīng)過四個沖程，經(jīng)過一個做功沖程是$\frac{1}{60}$秒，
因為P=6KW=6000W，
所以W=Pt=6000W×$\frac{1}{60}$s=100J．
（4）此時正常工作的電流為20A，功率是6kW，故據(jù)P=UI可知，U=$\frac{P}{I}$=$\frac{6000W}{20A}$=300V；
故答案為：
（1）一輛清掃車在一條較臟的平直馬路上勻速前進，速度不變，實施清掃作業(yè)，不斷的有垃圾進入清掃車，質(zhì)量不斷的在增加，動能逐漸增大．
（2）吸塵時，打開大功率的吸塵器，吸塵器口處的流速大，壓強小，而較遠的一側(cè)相對來說空氣流速小，壓強大，所以塵土在外側(cè)比較大的壓強的作用下被壓入吸塵器中，從而實現(xiàn)將灰塵和垃圾吸入車上的垃圾箱的目的；
（3）若清掃車上的汽油機正常工作時，飛輪的轉(zhuǎn)速為1800轉(zhuǎn)/分，那么這臺汽油機每秒鐘將完成15個做功沖程；若不計能量損失，則這臺汽油機的每個做功沖程，燃氣對活塞做了100J的功；
（4）若改用電動機作為動力，它正常工作的電流為20A．則使用電源的電壓至少要220V．

點評 （1）動能大小、重力勢能大小、彈性勢能大小的影響因素．（2）內(nèi)燃機完成一個工作循環(huán)，經(jīng)過四個沖程，活塞往返兩次，飛輪轉(zhuǎn)動兩周．