Question

6．小華家新買了一輛汽車，下表是汽車的銘牌，其中耗油量指汽車正常行駛100km消耗汽油的體積；圖甲是該車自動(dòng)測定汽車油箱內(nèi)油面高度的裝置原理圖，為測試汽車性能，小華駕駛汽車性能，小華駕駛汽車以30kW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，通過專用儀器測量得到汽車速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示，已知汽油的密度為0.7×10³kg/m³，熱值為4.6×10³J/kg．

型號	××
整車質(zhì)量/kg	1200
油箱容積/L	60
汽油量/L（100km）-3	10

（1）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)．
（2）汽油機(jī)工作時(shí)，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是做功沖程，若單缸四沖程汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是3600r/min，則汽油機(jī)1s內(nèi)對外做功30次．
（3）圖乙中的油量表實(shí)質(zhì)是電流表改裝而成的，電路中定值電阻為R0的作用是保護(hù)電路，在加油使，油量表的示數(shù)變大（變大/不變/變�。�．若用電壓表改裝成油量表，要求加油時(shí)示數(shù)變大，則電壓表改裝的油量表應(yīng)與定值電阻R0（定值電阻R0/滑動(dòng)變阻器）并聯(lián)．
（4）在測試汽車性能時(shí)，在0～10s時(shí)間內(nèi)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做功3×10⁵J，汽車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力是1000N．
（5）小華駕駛該車以25m/s的速度勻速行駛100km，若汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率恒為20kW，則汽油完全燃燒放出的熱量為3.22×10⁸J，該汽車能量利用效率大約是37.3%．

Answer 1

分析 （1）水具有較大的比熱容是它常被用做冷卻劑的原因．
（2）汽油機(jī)四沖程中的能量轉(zhuǎn)化情況，吸氣和排氣沖程不發(fā)生能量轉(zhuǎn)化，壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
在四沖程內(nèi)燃機(jī)曲軸轉(zhuǎn)一圈，完成2個(gè)沖程，1個(gè)工作循環(huán)中包括4個(gè)沖程并對外做功1次．
（3）如圖，該裝置涉及到浮力、杠桿、滑動(dòng)變阻器、電流表等相關(guān)知識，油面上升通過浮子和杠桿使滑動(dòng)變阻器連入的電阻變小，電路中的電流變大；油面下降通過浮子和杠桿使滑動(dòng)變阻器連入的電阻變大，電路中的電流變��；據(jù)此分析；
如果沒有定值電阻的話，則當(dāng)油箱中的油越來越多的時(shí)候，滑動(dòng)變阻器的阻值就會(huì)越來越小，此時(shí)電路中的電流就會(huì)越來越大，可能會(huì)燒壞油量表；
若用電壓表改裝成油量表，要求加油時(shí)示數(shù)變大，根據(jù)定值電阻R₀和滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變化分析判斷．
（4）知道轎車以90kW的恒定功率做直線運(yùn)動(dòng)，利用W=Pt求轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做功，再利用P=Fv求汽車牽引力，而汽車勻速行駛、受平衡力，根據(jù)二力平衡條件求汽車受到的阻力；
（5）利用m=ρV求出汽油的質(zhì)量，利用燃料完全燃燒放熱公式Q_放=qm求汽油完全燃燒放出的熱量；根據(jù)求出汽車所做的功，利用η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$求出效率．

解答 解：
（1）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)．
（2）汽油機(jī)的四個(gè)沖程是吸氣、壓縮、做功、排氣沖程．做功沖程高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
已知沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速是3600r/min=60r/s，即每秒鐘轉(zhuǎn)60圈，完成30個(gè)工作循環(huán)，即對外做功30次．
（3）油量表串聯(lián)在電路中，實(shí)際是一電流表；在加油時(shí)，浮子位置升高，在杠桿作用下，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值變小，使電路中的電流變大，電流表示數(shù)變大，油量表示數(shù)變大；R′的作用是可以防止電路中的電流過大而燒壞儀表，保護(hù)電路．
若用電壓表改裝成油量表，要求加油時(shí)示數(shù)變大，根據(jù)U=IR可知：電流變大時(shí)，定值電阻R₀兩端的電壓變大，則電壓表改裝的油量表應(yīng)與定值電阻R₀并聯(lián)．
（4）轎車的功率P=30kW=3×10⁴W，
在0～10s時(shí)間內(nèi)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做功：W=Pt=3×10⁴W×10s=3×10⁵J；
由圖示知轎車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度是v=30m/s；
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv得，轎車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力：
f=F=$\frac{P}{v}$=$\frac{3×{10}^{4}W}{30m/s}$=1000N；
（5）消耗的汽油m=ρ_汽油V=0.7×10³kg/m³×10×10^-3m³=7kg，
Q_放=qm=4.6×10⁷J/kg×7kg=3.22×10⁸J，
由P=$\frac{W}{t}$、v=$\frac{s}{t}$得：
W′=P′t=P′×$\frac{s}{v}$=30×10³W×$\frac{100×{10}^{3}m}{25m/s}$=1.2×10⁸J；
η=$\frac{W′}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.2×{10}^{8}J}{3.22×{10}^{8}J}$×100%≈37.3%．
故答案為：（1）比熱容；
（2）做功；30；
（3）保護(hù)電路；變大；
（4）3×10⁵；1000；
（5）3.22×10⁸；37.3%．

點(diǎn)評 本題通過家用轎車為載體，考查了學(xué)生對汽油機(jī)四沖程、水的比熱容大、吸熱公式、速度公式、二力平衡條件的掌握和應(yīng)用，知識點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，屬于難題，要求靈活運(yùn)用所學(xué)知識！