Question

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時速1600公里的超音速汽車
2010年10月17日，英國工程師展示研制出的一輛超音速汽車（如圖所示），該車達(dá)到1000英里（約合1609公里）/小時的速度，相當(dāng)于商業(yè)噴氣式飛機(jī)的兩倍，將創(chuàng)造短期內(nèi)無法超越的世界紀(jì)錄．這款名為“尋血獵犬”的汽車共有三個引擎，使用了新型燃料，并搭載新型戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)，在車輛加速至480公里/小時后，位于車頂?shù)囊环N混合火箭發(fā)動機(jī)將繼續(xù)為車輛加速，直至最終的極速．車身長12.8米，重6.4噸，車輪直徑為0.9米，這些指標(biāo)相當(dāng)于家用汽車的2～3倍．鉛筆形外殼是由航空級鋁和高強(qiáng)度鈦合金鍛造而成．它的最大功率為13.5萬匹馬力，相當(dāng)于180個一級方程式賽車的功率．
（1）該超音速汽車運(yùn)用了新型燃料，是由于該燃料的

熱值

大，并搭載了新型混合發(fā)動機(jī)，其獲得的機(jī)械能是由燃料燃燒所釋放的

內(nèi)

能最終轉(zhuǎn)化來的．
（2）若1匹馬力相當(dāng)于730瓦，則一個一級方程式賽車的功率為

547500

W．
（3）某九年級物理興趣小組對上述材料中的速度之大產(chǎn)生了興趣，他們想“質(zhì)量和速度誰對動能的影響較大呢？”于是，他們借助速度傳感器和其他儀器在實(shí)驗(yàn)室做了鋼球撞擊木塊的模擬實(shí)驗(yàn)，得出了有關(guān)數(shù)據(jù)，如表一和表二所示．
表一：（鋼球撞擊時的速度為v=8cm?s^-1）

序號	鋼球質(zhì)量 m/g	木塊滑行距離 s/cm
1	100	10
2	200	20
3	300	30

表二：（鋼球質(zhì)量為m=100g）

序號	鋼球撞擊速度 v/cm?s-1		木塊滑行距離 s/cm
1		8	10
2		16	40
3		24	90

請分析表中的數(shù)據(jù)，得出相關(guān)的結(jié)論：
①分析表一中的數(shù)據(jù)可得出：物體的速度一定時，動能跟

質(zhì)量

成正比；
②分析表二中的數(shù)據(jù)可得出：物體的質(zhì)量一定時，動能跟

速度的平方

成正比；
③由此可以得出：

速度

對物體的動能影響較大．
④通常，載重汽車造成的車禍比小轎車造成的車禍要嚴(yán)重的多，這可以用上述分析的結(jié)論

①

（選填①、②或③）來解釋；但也有例外，小轎車有時比載重汽車嚴(yán)重的多，造成這種情況的原因是小轎車的

速度比載重汽車快

．

Answer 1

分析：（1）熱值是指1kg某種燃料在完全燃燒時放出的熱量，燃料燃燒放出的熱量越多；熱機(jī)在工作時將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）根據(jù)換算關(guān)系求出汽車的最大功率，它相當(dāng)于180個一級方程式賽車的功率，再求出一個一級方程式賽車的功率；
（3）①動能大小和物體的質(zhì)量、運(yùn)動速度有關(guān)，在實(shí)驗(yàn)過程中用到控制變量法；表一中數(shù)據(jù)控制鋼球的速度一定，研究動能大小和鋼球的質(zhì)量的關(guān)系；
②表二中數(shù)據(jù)控制鋼球的質(zhì)量一定，研究動能大小和鋼球的速度的關(guān)系．

解答：解：（1）使用了新型燃料，主要是因?yàn)檫@種燃料的熱值大，在燃燒相同質(zhì)量的燃料時，它放出的熱量多；該汽車屬于熱機(jī)的一種，是利用內(nèi)能來做功的機(jī)械，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）該汽車的最大功率：P=13.5萬匹馬力=13.5×10⁴×730W=9.855×10⁷W，
一個一級方程式賽車的功率：P′=

9.855×107W

180

=547500W；
（3）①表一中控制鋼球的速度一定，表一中的數(shù)據(jù)可以看出：質(zhì)量增大到原來的2倍、3倍，木塊滑行的距離也增大到原來的2倍、3倍，即木塊的動能增大到原來的2倍、3倍．可得出：物體的速度一定時，動能和質(zhì)量成正比；
②表二中數(shù)據(jù)控制鋼球的質(zhì)量一定，表二中的數(shù)據(jù)可以看出：鋼球的運(yùn)動速度增大到原來的2倍、3倍，木塊滑行的距離也增大到原來的4倍、9倍，即木塊的動能增大到原來的4倍、9倍．可得出：物體的質(zhì)量一定時，動能和運(yùn)動速度的平方成正比；
③綜合分析表一、二中的數(shù)據(jù)，質(zhì)量增加到原來的2倍，動能增加為原來的2倍，速度增加到原來的2倍，動能增加為原來的4倍，因此可以得出：速度對物體的動能影響較大；
④通常，載重汽車造成的車禍比小轎車造成的車禍要嚴(yán)重的多，這是因?yàn)檩d重汽車的質(zhì)量比小轎車的質(zhì)量大得多，動能大得多，可以用結(jié)論①來解釋；
小轎車有時比載重汽車嚴(yán)重的多，雖然小轎車的質(zhì)量比載重汽車小，但是其速度卻比載重汽車快，因此造成這種情況的原因是小轎車的速度比載重汽車快．
故答案為：（1）熱值；內(nèi)能；（2）547500；（3）質(zhì)量；速度的平方；速度；①；速度比載重汽車快．

點(diǎn)評：（1）掌握用控制變量法和轉(zhuǎn)換法研究動能大小的影響因素．
（2）掌握動能大小的影響因素．
（3）學(xué)會利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論．