题目内容
【题目】近几年政府推出了“汽车下乡”、“小排气量购置税减半”、“以旧换新”等政策,极大的促进了汽车行业的发展,随着人民生活水平的不断提高,汽车已经走进我们的家庭,小明的爸爸最近也购买了一辆轿车.小明利用所学的物理知识对汽车进行了一系列探索与研究活动:
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
速度/(kmh﹣1) | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 |
制动距离/m | 8 | 18 | 32 | 50 |
(1)汽车发动机常用循环流动的水来帮助它散热,主要是利用了水的 较大的特点.
(2)小明同学阅读了汽车发动机的说明书后,将内燃机的能量流向制成如图甲所示的图表,请根据给出的信息,计算完全燃烧0.2kg的汽油能够获得多少的能量?这些能量能产生多少有用功?(汽油的热值为4.6×107J/kg)(写出计算过程)
(3)若轿车以80kW的恒定功率启动做直线运动,运动过程中受到的阻力不变,运动的速度υ与时间t的关系如图乙所示.则在0~5s时间内,轿车发动机对外做功多少J?(写出计算过程)
(4)汽车行驶时发动机燃烧m质量的汽油,产生的牵引力为F,热机的效率是η,能使汽车前进的距离s为 (用前面给出物理量的符号表示距离,汽油的热值在本小题中用q表示)
(5)通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离(即从操纵制动刹车到车停下来的距离),数据如表所示:根据表中数据所反映的规律可知,当轿车速度为120km/h时对应的制动距离是 m.
【答案】(1)比热容;
(2)完全燃烧0.2kg的汽油能够获得多少9.2×106J的能量,这些能量能产生多少2.76×106J的有用功;
(3)在0~5s时间内,轿车发动机对外做功多少4×105J;(4); (5)72.
【解析】解:(1)因为水的比热容大,相同质量的水和其它物质比较,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以汽车发动机常用循环流动的水来帮助散热.
(2)汽油的热值为4.6×107J/kg,完全燃烧0.2kg的汽油产生的热量:
Q放=mq=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J;
由图可知,有用功的能量:100%﹣30%﹣33%﹣7%=30%,
因为η=30%;
因此产生的有用功:W=Q放×30%=9.2×106J×30%=2.76×106J
(3)因轿车以80kW的恒定功率启动做直线运动,所以轿车发动机做功W=Pt=8×104W×5s=4×105J;
(4)由题意知:汽车行驶时发动机产生的牵引力是F,燃烧汽油的质量为m,汽油的热值是q,汽油机的效率为η,汽车通过的距离设为S.
由此可以得到完全燃烧质量为m的汽油产生的总能量:Q=mq,
有效利用的能量:Q有=Qη=mqη﹣﹣﹣﹣①,
有效利用的能量对汽车做功,即W=Q有﹣﹣﹣﹣②,
牵引力对汽车做的功W=FS﹣﹣﹣﹣③,
联立①②③式解得:S=.
(5)通过对1、2、3、4的分析可知速度越大制动距离越大,即制动距离一定与速度有关,但明显不是正比关系.故可以想到可能与速度的平方成正比,通过计算可知制动距离的确与速度的平方成正比:
则由=得:120km/h的制动距离为72m.
故答案为:(1)比热容;
(2)完全燃烧0.2kg的汽油能够获得多少9.2×106J的能量,这些能量能产生多少2.76×106J的有用功;
(3)在0~5s时间内,轿车发动机对外做功多少4×105J;(4); (5)72.
【题目】以下表格是北京到上海D301的列车时刻表.
车次 | 站次 | 站名 | 到达时间 | 开车时间 | 里程/km |
D301 | 1 | 北京 | 始发站 | 21:35 | 0 |
D301 | 2 | 常州 | 06:29 | 06:31 | 1298 |
D301 | 3 | 上海 | 07:39 | 终点站 | 1463 |
请根据列车时刻表回答下列问题:
(1)D301次列车由北京到上海全程的平均速度大约是多少千米/小时?
(2)某次列车速度为120km/h,如果此列车从北京开往上海,那么从北京到上海做此列车需要多长时间?