Question

（2011?常州模擬）近兩年政府推出了“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：

（1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)一般是柴油機(jī)或汽油機(jī)，它把燃料燃燒放出的

內(nèi)能

能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，完全燃燒0.1kg的汽油能夠獲得

4.6×10⁶

J的能量；（汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg）
（2）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

比熱容

較大的特點(diǎn)．
（3）小明同學(xué)閱讀了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的說明書后，將內(nèi)燃機(jī)的能量流向制成如圖所示的圖表，請(qǐng)根據(jù)給出的信息，計(jì)算該內(nèi)燃機(jī)的效率為

30%

．汽車行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的牽引力是F，則燃燒m質(zhì)量的汽油，能使汽車前進(jìn)的距離s=

0.3mq

F

．（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）
（4）小明想在圖甲中用筆畫線代替導(dǎo)線將汽車的啟動(dòng)原理圖連接完整．說明：當(dāng)鑰匙插入儀表板上的鑰匙孔并轉(zhuǎn)動(dòng)（相當(dāng)于閉合開關(guān)），電動(dòng)機(jī)工作，啟動(dòng)轎車；電磁鐵的工作電壓小于電動(dòng)機(jī)的工作電壓．請(qǐng)你畫出小明的連線圖．
（5）若轎車以90kW的恒定功率啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力不變，運(yùn)動(dòng)的速度υ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)做功

4.5×10⁵

J．
（6）通過測(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

72

m．

Answer 1

分析：（1）內(nèi)燃機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)械，知道汽油的質(zhì)量和熱值，利用燃料完全燃燒放熱公式求汽油完全燃燒放出的熱量；
（2）水的比熱容大，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，升高相同的溫度，水吸收的熱量多；
（3）由能流圖得出轉(zhuǎn)化為有用功的能量占總能量的比值，得出內(nèi)燃機(jī)的效率；根據(jù)W=Q_放×30%求運(yùn)行距離；
（4）電磁鐵工作時(shí)吸引銜鐵下來(lái)，根據(jù)杠桿原理，銜鐵的另一端向右運(yùn)動(dòng)與觸點(diǎn)相連，使電動(dòng)機(jī)連通開始工作；電磁鐵的工作電壓小于電動(dòng)機(jī)的工作電壓，故電磁鐵只利用電源的一部分，據(jù)此連接電路；
（5）知道發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和做功時(shí)間，利用W=Pt求發(fā)動(dòng)機(jī)做功大�。�
（6）由對(duì)表格中速度和制動(dòng)距離的關(guān)系的分析我們可以得出制動(dòng)距離應(yīng)與速度的平方成正比，則可得速度為120km/h時(shí)的制動(dòng)距離．

解答：解：（1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)把燃料燃燒放出的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
Q_放=mq=0.1kg×4.6×10⁷J/kg=4.6×10⁶J；
（2）因?yàn)樗�的比熱容大，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，所以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常用循環(huán)流動(dòng)的水來(lái)幫助散熱；
（3）由圖可知，有用功的能量：100%-33%-30%-7%=30%，
∴η=30%；
由題知：W=Fs=Q_放×30%=mq×30%，
∴s=

0.3mq

F

；
（4）當(dāng)鑰匙插入儀表板上的鑰匙孔并轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵下來(lái)，銜鐵的另一端向右運(yùn)動(dòng)與觸點(diǎn)相連，使電動(dòng)機(jī)連通開始工作；電磁鐵的工作電壓小于電動(dòng)機(jī)的工作電壓，故電磁鐵只利用電源的一部分，連接電路如圖：

（5）∵轎車以90kW的恒定功率做直線運(yùn)動(dòng)，
∴轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做功：
W=Pt=9×10⁴W×5s=4.5×10⁵J；
（6）通過對(duì)1、2、3、4的分析可知速度越大制動(dòng)距離越大，即制動(dòng)距離一定與速度有關(guān)，但明顯不是正比關(guān)系．故可以想到可能與速度的平方成正比，通過計(jì)算可知制動(dòng)距離的確與速度的平方成正比：
則由

(40km/h)2

8m

=

(120km/h)2

s

解得：120km/h的制動(dòng)距離為72m．
故答案為：（1）內(nèi)，4.6×10⁶；（2）比熱容；（3）30%，

0.3mq

F

；（4）如圖所示；
（5）4.5×10⁵；（6）72．

點(diǎn)評(píng)：本題為力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)綜合題，要求靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、選用所學(xué)公式，涉及到實(shí)物圖的連接，知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，屬于難題．