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精英家教网 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，最近方文同学家也购买了一辆小汽车．方文同学十分高兴，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了物理知识，下面就是他思考的问题，请你和他一起来解答．
（1）汽车发动机是汽油机，从能源可否再生角度看，汽油是
 
能源（选填“可再生”或“不可再生”）；发动机工作时，
 
 冲程将内能转化机械能．
（2）若汽车油箱的容积为60L（dm3），内装的是密度为0.71×103kg/m3、热值为4.6×107J/kg的汽油，则该油箱中最多可装多少千克的汽油？若该车以20m/s的速度匀速行驶100km时所消耗的汽油为5kg，汽车发动机的输出功率为12kW，则汽车发动机的效率是多少？
（3）若轿车以90kW的恒定功率启动作直线运动，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0～50s时间内，轿车发动机所做的功为多少焦？轿车在运动过程中受到的阻力为多少牛？
分析：（1）汽油是从石油中提炼出来的，石油是埋藏在地底下得生物体经过几百万年的时间形成的，在短期内不能从自然界得到补充，是不可再生能源；内燃机的一个工作循环有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成，其中压缩冲程中机械能转化成内能，做功冲程中内能转化成机械能；
（2）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=mq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；
（3）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=
W
t
=
Fs
t
=Fv，求出牵引力F，即等于阻力的大小．
解答：解：（1）汽油在短期内不能从自然界中得到补充，是不可再生能源；
在做功冲程中，汽油燃烧的化学能转化为内能，高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能；
（2）①由ρ=
m
V
可得，该车油箱最多能装汽油：
m=ρV=0.71×103kg/m3×60×10-3m3=42.6kg；
②由v=
s
t
可得，行驶时间：
t=
s
v
=
100×103m
20m/s
=5000s，
汽车的有用功：
W有=Pt=12×103W×5000s=6×107J，
释放的能量：
Q=m′q=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J，
发动机的效率：
η=
Q有
Q
×100%=
6×107J
2.3×108J
×100%≈26%；
（3）轿车的功率P=90kW=9×104W，
轿车发动机做功：
W=Pt=9×104W×50s=4.5×106J；
由图示知轿车匀速运动时的速度是v=30m/s，
由P=
W
t
=
Fs
t
=Fv可得，轿车运动过程中受到的阻力：
f=F=
P
v
=
9×104W
30m/s
=3000N．
答：（1）不可再生；做功；
（2）该油箱中最多可装42.6kg的汽油，汽车发动机的效率是26%；
（3）在0～50s时间内，轿车发动机所做的功为4.5×106J，轿车在运动过程中受到的阻力为3000N．
点评：本题为力学和热学综合题，涉及到的知识点多、综合性强，要求灵活选用所学知识分析求解，并能依据相关图象选择有用的信息来进行分析，具有一定的难度．
练习册系列答案
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随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭．小林的爸爸最近也购买了一辆轿车．
（1）请在图甲中用笔画线代替导线将汽车的启动原理图连接完整．
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说明：当钥匙插入仪表板上的钥匙孔并转动（相当于闭合开关），电动机工作，启动轿车；电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压．
（2）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，运动的速度v与时间t的关系如图乙所示．则在0-5s时间内，轿车发动机做功
 
J，轿车运动过程中受到的阻力是
 
N．
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（2012?泰州二模）随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭．小林的爸爸最近也购买了一辆轿车．
（1）请在图甲中用笔画线代替导线将汽车的启动原理图连接完整，
说明：当钥匙插入仪表板上的钥匙孔并转动（相当子闭合开关），电动机工作，启动轿车；电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压．
（2）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，运动的速度y与时间t的关系如图乙所示，则在0～5s时间内，轿车发动机做功
4.5×105
4.5×105
J，轿车运动过程中受到的阻力是
3000
3000
N．
（3）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），数据如下表所示：
试验次数 1 2 3 4 5
速度/（km．h-1） 40 60 80 100 120
制动距离/m 8 18 32 50
72
72
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
72
72
m．
（2011?苏州一模）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．
（1）请在图甲中用笔画线代替导线将汽车的启动原理图连接完整．
说明：当钥匙插入仪表板上的钥匙孔并转动（相当于闭合开关），电动机工作，启动轿车；电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压．
（2）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，轿车发动机做功
4.5×105
4.5×105
J．
（3）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：
实验次数 1 2 3 4 5
速度/（km?h-1） 40 60 80 100 120
制动距离/m 8 18 32 50
根据表中数据所反映的规律可知，当轿车速度为120kmm时对应的制动距离是
72
72
m．
阅读短文，回答问题
在我国随着人民生活水平的不断提高，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，做功冲程将
内
内
能转化为
机械
机械
能．
（2）汽车上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的
比热容
比热容
较大的性质，如果水箱中装有5kg的水，当水温从10℃升高20℃时，需要吸收的热量为
4.2×105
4.2×105
J．
（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
5×105
5×105
Pa．（g取10N/kg）
（4）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的关系如图乙所示，则在0～50s时间内，轿车发动机所做的功为
4.5×105
4.5×105
J，轿车在运动过程中受到的阻力为
3×103
3×103
N．
（5）若汽车油箱的容积为60dm3，装的是密度为0.71×103kg/m3、热值为4.6×107J/kg的汽油，当该车以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多少？
26.1%
26.1%

（6）通过测量获得轿车以不同的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）数据如下表所示：
实验次数 1 2 3 4 5
速度/（km/h） 40 60 80 100 120
制动距离/m 8 18 50 72
当轿车以80km/h行驶时所对应的制动距离为
32
32
m．
（2009?新区一模）随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭．小新的爸爸最近也购买了一辆轿车．

（1）请在图甲中用笔画线代替导线将汽车的启动原理图连接完整．说明：当钥匙插入仪表板上的钥匙孔并转动（相当于闭合开关），电动机工作，启动轿车；电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压．
（2）通过查看说明书得知轿车车身质量为1725kg．当车上载有195kg的人和物品时，车轮与地面的总接触面积为4.0×10-2m2，试求轿车对地面的压强（g取10N/kg）．
（3）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，运动的速度v与时间t的关系如图24乙所示．则在15s-20s时间间隔内，轿车发动机做功多少焦？轿车运动过程中受到的阻力是多少牛？
实验次数 1 2 3 4 5
速度/（km?h-1） 40 60 80 100 120
制动距离/m 8 18 50 72
（4）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），数据如下表所示：根据表中数据所反映的规律可知，当轿车速度为80km/h时对应的制动距离是多少米？

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