Question

6．小王家購買了一輛小汽車，小王發(fā)現(xiàn)汽車的設(shè)計與使用都用到了物理知識．
（1）汽車發(fā)動機(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）若小汽車以恒定功率啟動做直線運動，運動過程中受到的阻力為3000N且保持不變，運動速度v與時間t的關(guān)系如圖乙所示，則該汽車發(fā)動機(jī)的功率為6×10⁴W，若汽車在0～15s內(nèi)通過的路程為150m，則牽引力所做的功為9×10⁵J．

Answer 1

分析 （1）汽油機(jī)一個工作循環(huán)有四個沖程，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，帶動飛輪轉(zhuǎn)動做功；汽油機(jī)的做功沖程特點是火花塞點火，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個沖程，1個工作循環(huán)中包括4個沖程并對外做功1次；
（2）由圖中運動的速度與時間的關(guān)系可知轎車在15s后做勻速直線運動，所受力是一對平衡力，進(jìn)一步可知牽引力與受到的阻力關(guān)系，根據(jù)P=Fv計算出該汽車的功率；根據(jù)W=Pt求出轎車發(fā)動機(jī)做的功．

解答 解：（1）由圖可知，活塞向上運動，兩個氣門都關(guān)閉，為壓縮沖程；飛輪的轉(zhuǎn)速是3600r/min，所以每秒轉(zhuǎn)動的圈數(shù)為n=$\frac{1}{60}$×3600=60，因為飛輪轉(zhuǎn)動一圈完成兩個沖程，所以1s可以完成2×60=120個沖程；因為完成四個沖程，對外做功一次，所以1s可以做功$\frac{1}{4}$×120=30次；
（2）由圖象可知，在15s后汽車做勻速直線運動，速度大小為20m/s；汽車受到的牽引力和阻力是一對平衡力，大小相等，即牽引力F=f=3000N，則汽車發(fā)動機(jī)的功率為：
P=Fv=3000N×20m/s=6×10⁴W；
汽車在前15s內(nèi)牽引力所做的功為：W=Pt=6×10⁴W×15s=9×10⁵J．
故答案為：壓縮；30；6×10⁴；9×10⁵．

點評 本題考查了學(xué)生對內(nèi)燃機(jī)四個沖程工作特點和功、功率公式的掌握和應(yīng)用．解決此題要結(jié)合內(nèi)燃機(jī)的四個沖程工作特點，記住相關(guān)的數(shù)據(jù)大小，會根據(jù)轉(zhuǎn)速進(jìn)行相關(guān)計算．