6.小華家新買了一輛汽車,下表是汽車的銘牌,其中耗油量指汽車正常行駛100km消耗汽油的體積;圖甲是該車自動測定汽車油箱內(nèi)油面高度的裝置原理圖,為測試汽車性能,小華駕駛汽車性能,小華駕駛汽車以30kW的恒定功率啟動做直線運動,運動過程中受到的阻力不變,通過專用儀器測量得到汽車速度v與時間t的關(guān)系如圖乙所示,已知汽油的密度為0.7×103kg/m3,熱值為4.6×103J/kg.
型號××
整車質(zhì)量/kg1200
油箱容積/L60
汽油量/L(100km)-310

(1)汽車上的散熱器用水作為冷卻劑,這是利用了水的比熱容,較大的性質(zhì).
(2)汽油機(jī)工作時,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是做功沖程,若單缸四沖程汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是3600r/min,則汽油機(jī)1s內(nèi)對外做功30次.
(3)圖乙中的油量表實質(zhì)是電流表改裝而成的,電路中定值電阻為R0的作用是保護(hù)電路,在加油使,油量表的示數(shù)變大(變大/不變/變。粲秒妷罕砀难b成油量表,要求加油時示數(shù)變大,則電壓表改裝的油量表應(yīng)與定值電阻R0(定值電阻R0/滑動變阻器)并聯(lián).
(4)在測試汽車性能時,在0~10s時間內(nèi),汽車發(fā)動機(jī)做功3×105J,汽車運動過程中受到的阻力是1000N.
(5)小華駕駛該車以25m/s的速度勻速行駛100km,若汽車發(fā)動機(jī)的輸出功率恒為20kW,則汽油完全燃燒放出的熱量為3.22×108J,該汽車能量利用效率大約是37.3%.

分析 (1)水具有較大的比熱容是它常被用做冷卻劑的原因.
(2)汽油機(jī)四沖程中的能量轉(zhuǎn)化情況,吸氣和排氣沖程不發(fā)生能量轉(zhuǎn)化,壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;
在四沖程內(nèi)燃機(jī)曲軸轉(zhuǎn)一圈,完成2個沖程,1個工作循環(huán)中包括4個沖程并對外做功1次.
(3)如圖,該裝置涉及到浮力、杠桿、滑動變阻器、電流表等相關(guān)知識,油面上升通過浮子和杠桿使滑動變阻器連入的電阻變小,電路中的電流變大;油面下降通過浮子和杠桿使滑動變阻器連入的電阻變大,電路中的電流變;據(jù)此分析;
如果沒有定值電阻的話,則當(dāng)油箱中的油越來越多的時候,滑動變阻器的阻值就會越來越小,此時電路中的電流就會越來越大,可能會燒壞油量表;
若用電壓表改裝成油量表,要求加油時示數(shù)變大,根據(jù)定值電阻R0和滑動變阻器兩端的電壓變化分析判斷.
(4)知道轎車以90kW的恒定功率做直線運動,利用W=Pt求轎車發(fā)動機(jī)做功,再利用P=Fv求汽車牽引力,而汽車勻速行駛、受平衡力,根據(jù)二力平衡條件求汽車受到的阻力;
(5)利用m=ρV求出汽油的質(zhì)量,利用燃料完全燃燒放熱公式Q=qm求汽油完全燃燒放出的熱量;根據(jù)求出汽車所做的功,利用η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$求出效率.

解答 解:
(1)汽車散熱器用水作為冷卻劑,是利用了水的比熱容較大的性質(zhì).
(2)汽油機(jī)的四個沖程是吸氣、壓縮、做功、排氣沖程.做功沖程高溫高壓燃?xì)馔苿踊钊蛳逻\動,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;
已知沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速是3600r/min=60r/s,即每秒鐘轉(zhuǎn)60圈,完成30個工作循環(huán),即對外做功30次.
(3)油量表串聯(lián)在電路中,實際是一電流表;在加油時,浮子位置升高,在杠桿作用下,滑動變阻器連入電路的阻值變小,使電路中的電流變大,電流表示數(shù)變大,油量表示數(shù)變大;R′的作用是可以防止電路中的電流過大而燒壞儀表,保護(hù)電路.
若用電壓表改裝成油量表,要求加油時示數(shù)變大,根據(jù)U=IR可知:電流變大時,定值電阻R0兩端的電壓變大,則電壓表改裝的油量表應(yīng)與定值電阻R0并聯(lián).
(4)轎車的功率P=30kW=3×104W,
在0~10s時間內(nèi),汽車發(fā)動機(jī)做功:W=Pt=3×104W×10s=3×105J;
由圖示知轎車勻速運動時的速度是v=30m/s;
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv得,轎車運動過程中受到的阻力:
f=F=$\frac{P}{v}$=$\frac{3×{10}^{4}W}{30m/s}$=1000N;
(5)消耗的汽油m=ρ汽油V=0.7×103kg/m3×10×10-3m3=7kg,
Q=qm=4.6×107J/kg×7kg=3.22×108J,
由P=$\frac{W}{t}$、v=$\frac{s}{t}$得:
W′=P′t=P′×$\frac{s}{v}$=30×103W×$\frac{100×{10}^{3}m}{25m/s}$=1.2×108J;
η=$\frac{W′}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.2×{10}^{8}J}{3.22×{10}^{8}J}$×100%≈37.3%.
故答案為:(1)比熱容;
(2)做功;30;
(3)保護(hù)電路;變大;
(4)3×105;1000;
(5)3.22×108;37.3%.

點評 本題通過家用轎車為載體,考查了學(xué)生對汽油機(jī)四沖程、水的比熱容大、吸熱公式、速度公式、二力平衡條件的掌握和應(yīng)用,知識點多、綜合性強(qiáng),屬于難題,要求靈活運用所學(xué)知識!

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