Question

6．马路清扫车是代替环卫工人清扫马路的自动化机械，这种清扫车以汽油发动机作为动力，并配有大功率吸尘器，可将灰尘和垃圾吸进车上的垃圾箱．已知发动机的功率为6kW．请回答下列有关问题：
（1）一辆清扫车在较脏的平直马路上匀速前进，实施清扫．那么，在清扫过程中，清扫车的动能将如何变化？写出你判断的理由．
（2）灰尘和垃圾为什么会吸入车上的垃圾箱？说出物理道理．
（3）若清扫车上的汽油机正常工作时，飞轮的转速为1800转/分，那么这台汽油机每秒钟将完成多少个做功冲程？若不计能量损失，则这台汽油机的每个做功冲程，燃气对活塞做了多少功？
（4）若改用电动机作为动力，它正常工作的电流为20A．则使用电源的电压至少要多大？

Answer 1

分析 （1）动能的大小与质量、速度有关．质量越大，速度越大，动能越大．
（2）压强和流速的关系是：流速大，压强小，流速小，压强大；
（3）汽油机完成一个工作循环，经过四个冲程，活塞往返两次，飞轮转动两周．
（4）据公式P=UI计算电压即可．

解答 解：（1）一辆清扫车在一条较脏的平直马路上匀速前进，速度不变，实施清扫作业，不断的有垃圾进入清扫车，质量不断的在增加，动能逐渐增大．
（2）吸尘时，打开大功率的吸尘器，吸尘器口处的流速大，压强小，而较远的一侧相对来说空气流速小，压强大，所以尘土在外侧比较大的压强的作用下被压入吸尘器中，从而实现将灰尘和垃圾吸入车上的垃圾箱的目的；
（3）汽油机完成一个工作循环，飞轮转动两周，飞轮的转速为1800转/分=30转/秒，这台汽油机每秒钟将完成15个工作循环，完成一个工作循环，经历一个做功冲程，这台汽油机每秒钟完成15个做功冲程．
1秒完成15个工作循环，
汽油机完成一个工作循环是$\frac{1}{15}$秒，
经过四个冲程，经过一个做功冲程是$\frac{1}{60}$秒，
因为P=6KW=6000W，
所以W=Pt=6000W×$\frac{1}{60}$s=100J．
（4）此时正常工作的电流为20A，功率是6kW，故据P=UI可知，U=$\frac{P}{I}$=$\frac{6000W}{20A}$=300V；
故答案为：
（1）一辆清扫车在一条较脏的平直马路上匀速前进，速度不变，实施清扫作业，不断的有垃圾进入清扫车，质量不断的在增加，动能逐渐增大．
（2）吸尘时，打开大功率的吸尘器，吸尘器口处的流速大，压强小，而较远的一侧相对来说空气流速小，压强大，所以尘土在外侧比较大的压强的作用下被压入吸尘器中，从而实现将灰尘和垃圾吸入车上的垃圾箱的目的；
（3）若清扫车上的汽油机正常工作时，飞轮的转速为1800转/分，那么这台汽油机每秒钟将完成15个做功冲程；若不计能量损失，则这台汽油机的每个做功冲程，燃气对活塞做了100J的功；
（4）若改用电动机作为动力，它正常工作的电流为20A．则使用电源的电压至少要220V．

点评 （1）动能大小、重力势能大小、弹性势能大小的影响因素．（2）内燃机完成一个工作循环，经过四个冲程，活塞往返两次，飞轮转动两周．