Question

20．小王家購買了一輛小汽車，小王發(fā)現(xiàn)汽車的設(shè)計(jì)與使用都用到了物理知識(shí)．
（1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是汽油機(jī)，圖甲所示為壓縮沖程；若其飛輪的轉(zhuǎn)速是3600r/min，則汽油機(jī)每秒完成該沖程30次．
（2）若小汽車以80kW的恒定功率啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力不變，運(yùn)動(dòng)速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示，則在1min內(nèi)，該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為4.8×10⁶J，汽車在此過程中受到的阻力為4000N．

Answer 1

分析 （1）汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)有四個(gè)沖程，分別是吸氣、做功、壓縮和排氣，其中只有做功沖程對外做功，在做功沖程中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)做功；汽油機(jī)的做功沖程特點(diǎn)是火花塞點(diǎn)火，在做功沖程對外輸出功，是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；四沖程內(nèi)燃機(jī)曲軸轉(zhuǎn)一圈，完成2個(gè)沖程，1個(gè)工作循環(huán)中包括4個(gè)沖程并對外做功1次；
（2）由圖中運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系可知轎車在前5s做加速運(yùn)動(dòng)，已知牽引功率和時(shí)間，根據(jù)W=Pt求出轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做的功；由圖象知在速度達(dá)到30m/s時(shí)，汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以牽引力等于阻力，利用公式F=$\frac{P}{v}$得到牽引力，也就知道了阻力．

解答 解：（1）由圖可知，活塞向上運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)氣門都關(guān)閉，為壓縮沖程；飛輪的轉(zhuǎn)速是3600r/min，所以每秒轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)為n=$\frac{1}{60}$×3600=60，因?yàn)轱w輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈完成兩個(gè)沖程，所以1s可以完成2×60=120個(gè)沖程；因?yàn)橥瓿伤膫�(gè)沖程，對外做功一次，所以1s可以做功$\frac{1}{4}$×120=30次；
（2）轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做的功：W=Pt=8×10⁴W×60s=4.8×10⁶J；
當(dāng)轎車速度達(dá)到20m/s時(shí)不再改變，此時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，轎車受到的阻力為f=F=$\frac{P}{v}$=$\frac{8×1{0}^{4}W}{20m/s}$=4000N．
故答案為：（1）壓縮；30；（2）4.8×10⁶；4000．

點(diǎn)評(píng) 解決此題要結(jié)合內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程工作特點(diǎn)進(jìn)行分析解答，記住相關(guān)的數(shù)據(jù)大小，會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)速進(jìn)行相關(guān)計(jì)算．