Question

【題目】隨著人們生活水平的不斷提高，各種小汽車(chē)已經(jīng)走進(jìn)我們的家庭。請(qǐng)你用學(xué)過(guò)的物理知識(shí)解答下面的問(wèn)題：

（1）普通的小汽車(chē)用的是汽油機(jī)，圖甲所示的是該汽油機(jī)的______沖程，用水冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)是因?yàn)樗��?/span>_____ 大。

（2）當(dāng)前，電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展很快。某電動(dòng)汽車(chē)采用鋰電池組作為動(dòng)力來(lái)源驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)行駛．下表為某品牌電動(dòng)汽車(chē)車(chē)部分技術(shù)參數(shù)，能量密度是指電池單位質(zhì)量所輸出的電能．

若該電動(dòng)汽車(chē)在水平路面上以72km/h的速度勻速行駛時(shí)，受到的阻力1200N，當(dāng)耗能為鋰電池總儲(chǔ)存能量的50%時(shí)，電動(dòng)機(jī)的平均輸出功率為____kW，平衡車(chē)行駛的路程是 ________ km．

（3）如圖乙是該電動(dòng)汽車(chē)的啟動(dòng)原理圖。請(qǐng)?jiān)趫D乙中用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)將汽車(chē)的啟動(dòng)原理圖連接完整____，說(shuō)明：當(dāng)鑰匙插入儀表板上的鑰匙孔并轉(zhuǎn)動(dòng)（相當(dāng)子閉合開(kāi)關(guān)），電動(dòng)機(jī)工作，啟動(dòng)轎車(chē)；電磁鐵的工作電壓小于電動(dòng)機(jī)的工作電壓．圖乙中，通電螺線(xiàn)管的上端是_______（N/S）極．

（4）太陽(yáng)能汽車(chē)?yán)�用太�?yáng)能來(lái)驅(qū)動(dòng)，真正實(shí)現(xiàn)了零排放．通過(guò)測(cè)量獲得某太陽(yáng)能汽車(chē)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(chē)到車(chē)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)該車(chē)速度為80km/h時(shí)對(duì)應(yīng)的制動(dòng)距離是_______ m．

（5）某太陽(yáng)能汽車(chē)安裝有再生制動(dòng)器。再生制動(dòng)器是指剎車(chē)的同時(shí)還可以發(fā)電機(jī)發(fā)電。先讓汽車(chē)正常行駛，然后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，分別測(cè)出開(kāi)啟和關(guān)閉再生制動(dòng)器兩種情況下，汽車(chē)通過(guò)的路程s與對(duì)應(yīng)的速度大小v，計(jì)算出動(dòng)能Ek，作出Ek-s圖像，如圖丙可以看出，開(kāi)啟再生制動(dòng)器進(jìn)行測(cè)試的圖線(xiàn)是①、②中的_____，該次測(cè)試中儲(chǔ)能效率為________．

Answer 1

【答案】 做功 比熱容 24 60 N 32 ① 40%

【解析】(1)由圖可知，汽油機(jī)的進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)都關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，活塞向下運(yùn)動(dòng)，所以此沖程為做功沖程；為了避免汽油機(jī)在工作時(shí)溫度升得太高，在設(shè)計(jì)制造時(shí)，汽缸外有一個(gè)水套，讓汽缸被水包圍著，即通過(guò)水吸收熱量而使得氣缸溫度降低，這是通過(guò)熱傳遞的方式改變內(nèi)能的；選擇用水作為冷卻劑，是因?yàn)樗�的比熱容大，即相同質(zhì)量的水和其他的液體相比較時(shí)，在升高相同溫度時(shí)，水能吸收的熱量多，故用水冷卻效果好；(2) 電動(dòng)汽車(chē)在水平路面上勻速行駛，所以電動(dòng)機(jī)的牽引力：F＝1200N，因?yàn)?/span>P＝＝Fv，所以電動(dòng)機(jī)平均輸出功率：P＝Fv＝1200N×20m/s＝24000W＝24kW；由題知，耗能為鋰電池總儲(chǔ)存能量的50%，由表格數(shù)據(jù)知，電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)化效率為 80%，鋰電池能量密度 0.25kWh/kg，鋰電池的總質(zhì)量200kg，所以電池提供電能用來(lái)做功的能量W＝50%×80%×0.25kWh/kg×200kg＝20kWh＝7.2J，由W＝Fs可得電動(dòng)汽車(chē)行駛的路程：s＝＝60000m＝60km；(3)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。通電螺線(xiàn)管中電流由下端流入，根據(jù)安培定則可知通電螺線(xiàn)管的上端是N極。

(4)第n次實(shí)驗(yàn),速度vn,制動(dòng)距離mn,根據(jù)表中數(shù)據(jù)所反映的規(guī)律為：mn＝0.1×(n+1)×vn＝0.1×(3+1)×80m＝32m，(5)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，關(guān)閉再生制動(dòng)器，汽車(chē)克服摩擦力做功，動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，開(kāi)啟再生制動(dòng)器，有部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，克服摩擦力做功的能量減少，摩擦力大小不變，所以汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的距離減小，所以汽車(chē)動(dòng)能變化曲線(xiàn)是①；(2)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后,關(guān)閉再生制動(dòng)器,汽車(chē)克服摩擦力做功,動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,由圖②可知,關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)汽車(chē)的動(dòng)能為EK0＝W＝fs2＝f×(40m30m)＝10m×f，開(kāi)啟再生制動(dòng)器,由圖①可知,汽車(chē)克服摩擦力做功W＝fs1＝f×(36m30m)＝6m×f,則動(dòng)能轉(zhuǎn)化為的電能為E＝EK0E＝10m×f6m×f＝4m×f，則該次測(cè)試中儲(chǔ)能效率η＝×100%＝40%.