Question

隨著經(jīng)濟水平的不斷提高，小汽車越來越多地走進了我市普通家庭．下表為小軍家小汽車的相關(guān)數(shù)據(jù)：

總質(zhì)量：1600kg	額定功率：100kW
車輪與地面的總接觸面積：8.0×10-2m2	水箱容量：5L

（1）汽車發(fā)動機是汽油機，從能源可否再生角度來看，汽油是

不可再生

能源；發(fā)動機工作時，

做功

沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能．高速公路上都設(shè)有安全線，人若越過安全線就會容易發(fā)生危險．原因是：

人若越過安全線時，高速行駛的汽車使人與汽車間的空氣流速大，壓強小，而人外側(cè)空氣的流速小壓強大，身體兩側(cè)的壓力差會把人推向汽車，從而容易發(fā)生危險

．
（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)，當水箱裝滿水，水溫升高20℃時，需要吸收的熱量為

4.2×10⁵

J．（c_水=4.2×10³J/（kg?℃））
（3）該車靜止在水平地面上時，對地面的壓強為

2×10⁵

Pa．（g=10N/kg）
（4）關(guān)閉了發(fā)動機的汽車，由于

慣性

仍能繼續(xù)運動，最終汽車會停下來，這時汽車所受的合力為

0

N．
（5）汽車啟動時，需將鑰匙插入鑰匙孔內(nèi)并旋轉(zhuǎn)（相當于閉合開關(guān)），請你用筆畫線代替導(dǎo)線將轎車的啟動原理圖連接完整．
（6）假若該車在水平路面上以40kW的功率勻速行駛10min，消耗汽油1.5kg，求小汽車發(fā)動機的效率．（q_汽油=4.6×10⁷J/kg）

Answer 1

分析：（1）①汽油是從石油中提煉出來的，石油是埋藏在地底下得生物體經(jīng)過幾百萬年的時間形成的，在短期內(nèi)不能從自然界得到補充，是不可再生能源；
②汽油機的做功沖程中，進氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向下運動，燃氣膨脹對活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；
③液體和氣體都稱為流體，流體的流速越大、壓強越小，比較人和列車之間的壓強和人外側(cè)的壓強大小即可得出答案；
（2）水具有較大的比熱容是它常被用做冷卻劑的原因；水箱裝滿水時，水的體積和水箱容量相等，根據(jù)密度公式求出水的質(zhì)量，再根據(jù)Q_吸=cm△t求出水吸收的熱量；
（3）汽車靜止在水平路面上，對路面的壓力等于汽車重，知道受力面積，利用壓強公式求汽車對地面的壓強；
（4）物體保持原來運動狀態(tài)不變的性質(zhì)稱為慣性，一切物體都有慣性；靜止的物體處于平衡狀態(tài)，合力為0；
（5）由題意可知，鑰匙孔相當于控制電路的開關(guān)，所以應(yīng)將其與電磁鐵、電源連接在一起；連接電源時要注意，電磁鐵的工作電壓小于電動機的工作電壓，所以只需要選擇一塊電池進行連接即可；
（6）根據(jù)W=Pt求出小汽車以額定功率勻速直線行駛10min牽引力所做的功，再利用Q_放=mq可求出完全燃燒1.5kg汽油放出熱量，最后用η=

W

Q

×100%求出小汽車發(fā)動機的效率．

解答：解：（1）①汽油在短期內(nèi)不能從自然界中得到補充，是不可再生能源；
②在做功沖程中，汽油燃燒的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，高溫高壓的燃氣推動活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；
③高速行駛的汽車速度很大，人若越過安全線時，使汽車與人之間的空氣流動速度增大，壓強減小，人外側(cè)的壓強不變，外側(cè)壓強大于內(nèi)側(cè)壓強，人在內(nèi)外側(cè)壓強差的作用下被壓向汽車，容易發(fā)生事故．
（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)；
根據(jù)ρ=

m

V

可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1×10³kg/m³×5×10^-3m³=5kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×5kg×20℃=4.2×10⁵J；
（3）汽車對地面的壓力：
F=G=mg=1600kg×10N/kg=16000N，
汽車對地面的壓強：
p=

F

S

=

16000N

8.0×10-2m2

=2×10⁵Pa；
（4）關(guān)閉了發(fā)動機的汽車，由于慣性仍能繼續(xù)運動，最終汽車會停下來，這時汽車所受的合力為0N；
（5）電路連接如圖，鑰匙孔與一節(jié)電池、電磁鐵組成控制電路，電動機與總電源組成工作電路：

（6）小汽車以額定功率勻速直線行駛10min牽引力所做的功：
W=Pt=4×10⁴W×10×60s=2.4×10⁷J，
完全燃燒1.5kg汽油放出熱量：
Q_放=mq=1.5kg×4.6×10⁷J/kg=6.9×10⁷J，
小汽車發(fā)動機的效率為：
η=

W

Q

×100%=

2.4×107J

6.9×107J

×100%≈34.8%．
故答案為：
答：（1）不可再生；做功；人若越過安全線時，高速行駛的汽車使人與汽車間的空氣流速大，壓強小，而人外側(cè)空氣的流速小壓強大，身體兩側(cè)的壓力差會把人推向汽車，從而容易發(fā)生危險；
（2）比熱容；4.2×10⁵；
（3）2×10⁵；
（4）慣性；0；
（5）如上圖所示；
（6）小汽車發(fā)動機的效率為34.8%．

點評：本題以小汽車為背景，考查了能源分類、汽油機四沖程中的能量轉(zhuǎn)化、流速與壓強的關(guān)系、水的比熱容較大的應(yīng)用、熱量的計算、壓強的計算、電磁鐵的應(yīng)用、熱值、電能的計算、效率的計算，知識點多、綜合性強，要求靈活運用所學(xué)知識，屬于難題．