Question

（2012?株洲）隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，小汽車(chē)越來(lái)越多地走進(jìn)了我市普通家庭．下表為小軍家小汽車(chē)的相關(guān)數(shù)據(jù)：

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

（1）汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)是汽油機(jī)，從能源可否再生角度來(lái)看，汽油是

不可再生

能源；發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，

做功

沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
（2）汽車(chē)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(dāng)水箱裝滿(mǎn)水，水溫升高20℃時(shí)，需要吸收的熱量為

4.2×10⁵

J．（c_水=4.2×10³J/（kg?℃））
（3）該車(chē)靜止在水平地面上時(shí)，對(duì)地面的壓強(qiáng)為

2×10⁵

 Pa．（g=10N/kg）
（4）汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)，需將鑰匙插入鑰匙孔內(nèi)并旋轉(zhuǎn)（相當(dāng)于閉合開(kāi)關(guān)），請(qǐng)你用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)將轎車(chē)的啟動(dòng)原理圖連接完整．
（5）假若該車(chē)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(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)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(lái)的，石油是埋藏在地底下得生物體經(jīng)過(guò)幾百萬(wàn)年的時(shí)間形成的，在短期內(nèi)不能從自然界得到補(bǔ)充，是不可再生能源；
②汽油機(jī)的做功沖程中，進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，燃?xì)馀蛎泴?duì)活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）水具有較大的比熱容是它常被用做冷卻劑的原因；知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的溫度升高值，利用公式Q_吸=cm△t計(jì)算水吸收熱量的多少；
（3）汽車(chē)靜止在水平路面上，對(duì)路面的壓力等于汽車(chē)重，知道受力面積，利用壓強(qiáng)公式求汽車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（4）由題意可知，鑰匙孔相當(dāng)于控制電路的開(kāi)關(guān)，所以應(yīng)將其與電磁鐵、電源連接在一起；連接電源時(shí)要注意，電磁鐵的工作電壓小于電動(dòng)機(jī)的工作電壓，所以只需要選擇一塊電池進(jìn)行連接即可；
（5）根據(jù)W=Pt求出小汽車(chē)以額定功率勻速直線(xiàn)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

求出小汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率．

解答：解：
（1）汽油在短期內(nèi)不能從自然界中得到補(bǔ)充，是不可再生能源；發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，在做功沖程中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）汽車(chē)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)；
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(chē)對(duì)地面的壓力：
F=G=mg=1600kg×10N/kg=16000N，
s=8.0×10^-2m²，
汽車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)：
P=

F

S

=

16000N

8.0×10-2m2

=2×10⁵Pa；
（4）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(dòng)機(jī)與總電源組成工作電路．

（5）小汽車(chē)以額定功率勻速直線(xiàn)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(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為：
η=

W

Q

=

2.4×107J

6.9×107J

≈34.8%．
故答案為：
（1）不可再生；做功；
（2）比熱容；4.2×10⁵；
（3）2×10⁵；
（4）如圖所示：
（5）小汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為34.8%．

點(diǎn)評(píng)：本題以小汽車(chē)為背景，考查了能源分類(lèi)、汽油機(jī)四沖程中的能量轉(zhuǎn)化、水的比熱容較大的應(yīng)用、熱量的計(jì)算、壓強(qiáng)的計(jì)算、電磁鐵的應(yīng)用、熱值、電能的計(jì)算、效率的計(jì)算，知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，要求靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，屬于難題．