题目内容

20.小王家购买了一辆小汽车,小王发现汽车的设计与使用都用到了物理知识.
(1)汽车发动机是汽油机,图甲所示为压缩冲程;若其飞轮的转速是3600r/min,则汽油机每秒完成该冲程30次.
(2)若小汽车以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,运动速度v与时间t的关系如图乙所示,则在1min内,该汽车发动机所做的功为4.8×106J,汽车在此过程中受到的阻力为4000N.

分析 (1)汽油机一个工作循环有四个冲程,分别是吸气、做功、压缩和排气,其中只有做功冲程对外做功,在做功冲程中,燃料的化学能转化为内能,而内能又转化为机械能,带动飞轮转动做功;汽油机的做功冲程特点是火花塞点火,在做功冲程对外输出功,是将内能转化为机械能;四冲程内燃机曲轴转一圈,完成2个冲程,1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次;
(2)由图中运动的速度与时间的关系可知轿车在前5s做加速运动,已知牵引功率和时间,根据W=Pt求出轿车发动机做的功;由图象知在速度达到30m/s时,汽车做匀速直线运动,所以牵引力等于阻力,利用公式F=$\frac{P}{v}$得到牵引力,也就知道了阻力.

解答 解:(1)由图可知,活塞向上运动,两个气门都关闭,为压缩冲程;飞轮的转速是3600r/min,所以每秒转动的圈数为n=$\frac{1}{60}$×3600=60,因为飞轮转动一圈完成两个冲程,所以1s可以完成2×60=120个冲程;因为完成四个冲程,对外做功一次,所以1s可以做功$\frac{1}{4}$×120=30次;
(2)轿车发动机做的功:W=Pt=8×104W×60s=4.8×106J;
当轿车速度达到20m/s时不再改变,此时做匀速直线运动,轿车受到的阻力为f=F=$\frac{P}{v}$=$\frac{8×1{0}^{4}W}{20m/s}$=4000N.
故答案为:(1)压缩;30;(2)4.8×106;4000.

点评 解决此题要结合内燃机的四个冲程工作特点进行分析解答,记住相关的数据大小,会根据转速进行相关计算.

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