Question

【题目】随着人们生活水平的不断提高，各种小汽车已经走进我们的家庭。小汽车的一些设计和使用过程中的许多现象与物理知识有关，请你用学过的物理知识解答下面的问题：

（1）普通的小汽车用的是汽油机，图甲所示的是_____冲程，为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过_____的方式减少汽缸内能，用水来冷却汽缸是因为水的_____较大。

（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乙所示的图表，请根据给出的信息，计算完全燃烧0.2kg的汽油能够获得_____J的能量，这些能量能产生_____J的有用功。（汽油的热值为4.6×107J/kg）

（3）汽车行驶时发动机产生的牵引力为F，则燃烧m质量的汽油，能使汽车前进的距离s=_____（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，效率用η表示）

Answer 1

【答案】做功热传递比热容9.2×1062.76×106

【解析】

(1)由图可知，汽油机的进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，所以此冲程为做功冲程；为了避免汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，即通过水吸收热量而使得气缸温度降低，这是通过热传递的方式改变内能的；选择用水作为冷却剂，是因为水的比热容大，即相同质量的水和其他的液体相比较时，在升高相同温度时，水能吸收的热量多，故用水冷却效果好；(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，做有用功的能量占：100%33%30%7%＝30%，即内燃机的效率为η＝30%；

因此产生的有用功：W＝Q放×30%＝9.2×106J×30%＝2.76×106J，(3)设汽车通过的距离为s.

则完全燃烧质量为m的汽油产生的总能量：Q＝mq，有效利用的能量：Q有＝Qη＝ηmq①，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＝Fs③，

联立①②③式解得：s＝ .