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在我国随着人民生活水平的不断提高和“汽车下乡”政策的实施,汽车已经走进了很多普通农村家庭,最近小王家也购买了一辆小汽车.小王十分高兴,将汽车里里外外看了个遍,并且进行了认真的思考,发现汽车上许多地方都用到了物理知识,下面就是他思考的问题,请你帮他补充完整.
(1)汽车发动机是汽油机,发动机工作时,______冲程将内能转化为机械能,______冲程将机械能转化为内能.
(2)汽车上的散热器用水作为冷却剂,这是利用了水的______较大的性质
(3)通过查看说明书得知轿车车身质量为1725kg.当车上载有275kg的人和物品时,车轮与地面的总接触面积为4.0×10-2m2,轿车对地面的压强为______Pa. (g取10N/kg)
(4)若汽车油箱的容积为60升,内装的是密度为0.71×103 kg/m3、热值为4.6×107J/kg的汽油,则该油箱中最多可装______kg的汽油.若该车以20m/s的速度匀速行驶100km时所消耗的汽油为5kg,汽车发动机的输出的功率为12kw,则汽车发动机的效率为______.
(5)若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动,运动过程中受到的阻力不变,运动速度v与时间t的关系如图所示,则在0~25s时间内,轿车发动机所做的功为______J,轿车在运动过程中受到的阻力为______N.
解:
(1)汽车的发动机工作时,在做功冲程将内能转化为机械能,在压缩冲程将机械能转化为内能.
(2)汽车散热器用水作为冷却剂,是利用了水的比热容较大的性质;
(3)轿车对地面的压力:
F=G=(m+m车)g=(275kg+1725kg)×10N/kg=20000N;
轿车对地面的压强:
p===5×105Pa.
(4)①∵ρ=,
∴该车油箱最多能装汽油:
m=ρv=0.71×103 kg/m3×60×10-3m3=42.6kg;
②∵v=,
∴行驶时间t===5000s;
汽车的有用功W有=Pt=12×103W×5000s=6×107J;
释放的能量Q=qm′=4.6×107J/kg×5kg=2.3×108J;
发动机的效率η=×100%=×100%≈26%.
(5)轿车的功率P=90kW=9×104W,
轿车发动机做功:W=Pt=9×104W×2.5s=2.25×105J;
由图示知轿车匀速运动时的速度是v=30m/s;
∵P===Fv
∴轿车运动过程中受到的阻力:f=F===3000N
故答案为:(1)做功;压缩;(2)比热容;(3)5×105;(4)42.6;26%;2.25×106;3000.
分析:(1)汽油机一个工作循环有四个冲程:吸气、压缩、做功、排气冲程,在压缩冲程中,压缩汽油和空气的混合物,将机械能转化为燃料混合物的内能,使燃料混合物的内能增加、温度升高;在做功冲程中,燃料燃烧产生的燃气膨胀做功,将内能转化为活塞的机械能;
(2)水具有较大的比热容,和其它物质相比,降低相同的温度,水吸收相同的热量多;
(3)轿车对地面的压力等于车、人和物品的重力之和,根据G=mg求出其大小,然后根据p=求出轿车对地面的压强;
(4)①已知油箱的体积和汽油的密度,根据公式m=ρV可求汽油的质量;
②已知行驶的距离和速度,根据速度的变形公式可求所用的时间,再根据公式W=Pt可求汽车的有用功;根据公式Q=qm可求释放的能量,有用功与释放能量的比值就是发动机的热机效率.
(5)利用功的公式W=Pt可计算轿车发动机所做的功;
利用二力平衡知识可知阻力大小等于牵引力,所以先在图乙中找到汽车匀速直线运动是的速度,再利用功率的计算公式P===Fv,求出牵引力F,即等于阻力的大小.
点评:本题通过家用轿车为载体,考查了学生对重力公式、压强公式、功率公式、效率公式的掌握和应用,知识点多、综合性强,属于难题,要求灵活运用所学知识!
(1)汽车的发动机工作时,在做功冲程将内能转化为机械能,在压缩冲程将机械能转化为内能.
(2)汽车散热器用水作为冷却剂,是利用了水的比热容较大的性质;
(3)轿车对地面的压力:
F=G=(m+m车)g=(275kg+1725kg)×10N/kg=20000N;
轿车对地面的压强:
p===5×105Pa.
(4)①∵ρ=,
∴该车油箱最多能装汽油:
m=ρv=0.71×103 kg/m3×60×10-3m3=42.6kg;
②∵v=,
∴行驶时间t===5000s;
汽车的有用功W有=Pt=12×103W×5000s=6×107J;
释放的能量Q=qm′=4.6×107J/kg×5kg=2.3×108J;
发动机的效率η=×100%=×100%≈26%.
(5)轿车的功率P=90kW=9×104W,
轿车发动机做功:W=Pt=9×104W×2.5s=2.25×105J;
由图示知轿车匀速运动时的速度是v=30m/s;
∵P===Fv
∴轿车运动过程中受到的阻力:f=F===3000N
故答案为:(1)做功;压缩;(2)比热容;(3)5×105;(4)42.6;26%;2.25×106;3000.
分析:(1)汽油机一个工作循环有四个冲程:吸气、压缩、做功、排气冲程,在压缩冲程中,压缩汽油和空气的混合物,将机械能转化为燃料混合物的内能,使燃料混合物的内能增加、温度升高;在做功冲程中,燃料燃烧产生的燃气膨胀做功,将内能转化为活塞的机械能;
(2)水具有较大的比热容,和其它物质相比,降低相同的温度,水吸收相同的热量多;
(3)轿车对地面的压力等于车、人和物品的重力之和,根据G=mg求出其大小,然后根据p=求出轿车对地面的压强;
(4)①已知油箱的体积和汽油的密度,根据公式m=ρV可求汽油的质量;
②已知行驶的距离和速度,根据速度的变形公式可求所用的时间,再根据公式W=Pt可求汽车的有用功;根据公式Q=qm可求释放的能量,有用功与释放能量的比值就是发动机的热机效率.
(5)利用功的公式W=Pt可计算轿车发动机所做的功;
利用二力平衡知识可知阻力大小等于牵引力,所以先在图乙中找到汽车匀速直线运动是的速度,再利用功率的计算公式P===Fv,求出牵引力F,即等于阻力的大小.
点评:本题通过家用轿车为载体,考查了学生对重力公式、压强公式、功率公式、效率公式的掌握和应用,知识点多、综合性强,属于难题,要求灵活运用所学知识!
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