题目内容

15．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：
（1）汽车发动机常用循环流动的水来帮助它散热，主要是利用了水的比热容较大的特点．
（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J的能量，这些能量能产生多少J的有用功．（汽油的热值为4.6×107J/kg）（写出计算过程）
实验次数12345
速度/（km•h-1）406080100120
制动距离/m8183250
（3）若轿车以60kW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？轿车在运动过程中受到的阻力是多少？（写出计算过程）
（4）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为$\frac{0.35qm}{F}$（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）

分析 （1）水的比热容较大，同质量的水和其他液体相比，在升高或降低相同的温度时，吸收或放出的热量会更多，因此，用来做帮助散热是利用了水的这一特性；
（2）根据热值和汽油的质量，用公式Q=qm求出汽油完全燃烧放出的热量；由能流图得出转化为有用功的能量占总能量的比值，得出内燃机的效率；根据W=Q放×30%求出有用功．
（3）知道发动机的功率和做功时间，利用W=Pt求发动机做功大小；当汽车匀速运动时，牵引力等于摩擦力，此时机车的功率P=fv．
（4）根据得出的内燃机的效率，根据W=Q放×η求运行距离．

解答 解：（1）汽车发动机常用循环流动的水来帮助它散热，主要是利用了水的比热容较大的特点．
（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%-30%-5%=35%，
所以η=35%；
因此产生的有用功：W=Q放×35%=9.2×106J×35%=3.22×106J
（3）因轿车以60kW的恒定功率启动做直线运动，所以轿车发动机做功W=Pt=6×104W×5s=3×105J；
因为P=Fv，由图示知轿车匀速直线运动时的速度是v=30m/s；
所以F=$\frac{P}{v}$=$\frac{6×1{0}^{4}W}{30m/s}$=2000N．
由于做匀速直线运动，因此受到的阻力等于牵引力，即f=F=2000N．
（4）由图可知，热机效率η=35%；
由题知：W=Fs=Q放×35%=mq×35%=0.35qm，
所以s=$\frac{0.35qm}{F}$．
故答案为：（1）比热容；
（2）完全燃烧0.2kg的汽油能够获得9.2×106J的能量，这些能量能产生3.22×106J的有用功；
（3）在0～5s时间内，轿车发动机对外做功3×105J，轿车在运动过程中受到的阻力是2000N；
（4）$\frac{0.35qm}{F}$．

点评 本题以汽车为切入点综合考查力学、热学相关知识，灵活运用所学知识、正确选用所学公式是解题的关键，属于难题．

练习册系列答案
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17．甲、乙两车分别从相距6米的P、Q两点同时同向沿P、Q所在的直线运动，甲、乙两车运动的s-t图象分别如图（a）、（b）所示，则下列说法正确的是（　　）
A．甲的速度等于乙的速度
B．经过6秒，甲乙一定相遇
C．经过2秒，乙到P点的距离一定大于6米
D．经过12秒，甲乙之间的距离一定不小于6米
18．随着人们环保意识的提高，“风光互补路灯”（如图所示）得到了广泛的应用．它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，两者皆备时同时发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明．为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停止充电，放电余留20%左右即停止电路输出．表为某型号风光互补路灯系统配置方案的相关参数：
风力发电机太阳能电池组件
最小启动风速1m/s太阳能电池180W
最小充电风速3.0m/s太阳能转换效率15%
最大限制风速12.0m/s蓄电池400Ah-12V
最大输出功率400W大功率LED路灯80W-12V
（1）若遇到阴天并且无风，仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光多长时间？
（2）若一块该“风光互补路灯”太阳能电池板的总面积为5m2，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到180W，则当地垂直太阳光方向1m2范围内太阳能电池板所接受太阳辐射的最大功率为多少？
（3）当风速6.0m/s时，风力发电机的输出功率将变为50W．在这种风速下，持续光照12h，蓄电池的电量也只由20%充到70%．求此过程中太阳能电池板发电的平均功率．
3．画出图中入射光线或折射光线的大致传播方向．
10．在我们做实验时，由于方法不同或措施不当都会导致测量过程中难以观察到现象或测量结果不准确，请在下面的表格中写出遇到的问题时你的做法．
（1）测电笔判别火线零线：用如图所示的方法握住测电笔，不管接触火线、零线测电笔氖管都不发光：手指应接触测电笔金属体笔尾
（2）估测大气压的值通过计算发现几次测出的大气压的值和周围的真实大气压相比总是偏小，为了减小误差，在下次测量时可以：尽量排尽注射器里的空气
（3）磁场对通电线圈的作用将线圈漆包线的两端的漆全部刮去，发现线圈无法持续转动，为了使线圈持续转动，下次实验时应该讲漆包线的两端：一端的漆全部刮去，另一端刮去一半漆
20．“红灯停，绿灯行，黄灯也要等一等，交通安全要注意”．路口的这些交通指示灯是并联（选填“串联”或“并联”）　的．如图所示为家庭电路常用的两种墙壁开关，其按钮可绕面板内某轴转动，根据你的生活经验，你认为甲（甲/乙）交易损坏，这是因为按动这种开关的力臂较小．按动需要的力较大．
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（2）这种路灯与传统路灯相比具有哪些优势（通过阅读回答出两点）：
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