Question

9．截止到2016年，全球處于使用狀態(tài)的汽車數(shù)量已突破10億輛．
（1）汽車在給我們的生活提供便利的同時(shí)，也給環(huán)境造成污染．當(dāng)汽車行駛過(guò)程中冒“黑煙”時(shí)，對(duì)環(huán)境的污染尤為嚴(yán)重，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率將降低（選填“升高”“不變”“降低”）．某臺(tái)汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min，在1s內(nèi)，汽油機(jī)完成20個(gè)工作循環(huán)．
（2）為有效地減少環(huán)境的污染，科學(xué)家研制了利用太陽(yáng)能來(lái)驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能汽車，真正實(shí)現(xiàn)了零排放．某太陽(yáng)能汽車如圖所示，質(zhì)量為450kg，頂部安裝了太陽(yáng)能電池．若汽車上的太陽(yáng)能電池板的有效面積為6m²，它正對(duì)太陽(yáng)時(shí)電池能夠產(chǎn)生100V的電壓，并對(duì)車上電動(dòng)機(jī)提供8.4A的電流，太陽(yáng)光照射到地面時(shí)單位面積上的輻射功率為1.0×10³W/m²，則電池的輸出功率為840W，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為14%，如果這輛汽車的電動(dòng)機(jī)將電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75%，當(dāng)汽車在水平面上勻速行駛時(shí)，受到的牽引力為90N，則汽車的行駛速度為7 m/s．

Answer 1

分析 （1）熱機(jī)的效率是指用來(lái)做有用功的能量占燃料完全燃料放出的總能量的百分比，據(jù)此結(jié)合現(xiàn)象可分析對(duì)效率的影響；汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程四個(gè)沖程組成．在一個(gè)工作循環(huán)中曲軸轉(zhuǎn)2圈，飛輪轉(zhuǎn)2周，做功一次．
（2）電池的輸出功率可利用公式P=UI來(lái)進(jìn)行計(jì)算．太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率就是得到的電能占從太陽(yáng)獲得總輻射能量的百分比．根據(jù)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率可計(jì)算出其機(jī)械功率，再根據(jù)公式P=Fv可得出汽車運(yùn)行的速度．

解答 解：（1）冒“黑煙”說(shuō)明燃燒不充分，用來(lái)做有用功的能量占燃料完全燃燒放出的總能量的比值就小，所以效率降低；四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速為2400r/min，則該飛輪每秒鐘轉(zhuǎn)40圈．因?yàn)橐粋�(gè)工作循環(huán)飛輪轉(zhuǎn)2圈，完成四個(gè)工作沖程，做功1次，所以飛輪轉(zhuǎn)40圈，共20個(gè)工作循環(huán)，對(duì)外做功20次．
（2）電池的輸出功率：P_電池=UI=100V×8.4A=840W；
太陽(yáng)光照射的輻射功率為；P_{太陽(yáng)}=1.0×10³W/m²×6m²=6×10³W；
太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率：η=$\frac{{P}_{電磁}}{{P}_{太陽(yáng)}}$×100%=$\frac{840W}{6000W}$×100%=14%；
因?yàn)殡娔茏罱K轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75%，
所以P_機(jī)械=P_電池×η′=840W×75%=630W；
由公式P=Fv得|：
v=$\frac{{P}_{機(jī)械}}{F}$=$\frac{630W}{90N}$=7m/s．
故答案為：（1）降低；20；（2）840；14%；7．

點(diǎn)評(píng) 本題以太陽(yáng)能汽車為背景中，考查了多個(gè)物理知識(shí)點(diǎn)，包括能量的轉(zhuǎn)化、效率的公式、功率的公式等，綜合性很強(qiáng)，有一定的難度，值得我們關(guān)注．