Question

【題目】隨著人們生活水平的不斷提高，各種小汽車已經(jīng)走進我們的家庭．小汽車的一些設計和使用過程中的許多現(xiàn)象與物理知識有關，請你用學過的物理知識解答下面的問題：

（1）普通的小汽車用的是汽油機，圖甲所示的是________ 沖程，這個沖程中燃料通過燃燒將________能轉(zhuǎn)化為燃氣的________能．為了不讓汽油機在工作時溫度升得太高，在設計制造時，汽缸外有一個水套，讓汽缸被水包圍著，這是通過________ 的方式減少汽缸內(nèi)能，用水來冷卻汽缸是因為水的________較大．

（2）太陽能汽車利用太陽能來驅(qū)動，真正實現(xiàn)了零排放，有效地減少了對環(huán)境的污染．某太陽能汽車如圖乙，質(zhì)量為450kg，頂部安裝了太陽能電池板．若汽車上的太陽能電池板的有效面積為6m2，它正對太陽時太陽光照射到地面時單位面積上的輻射功率為1.2×103J/(m2·s)，電池的輸出功率為2.1kW，則將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率為________（小數(shù)點后保留一位），如果這輛汽車的電動機將電能最終轉(zhuǎn)化為機械能的效率為80%，當汽車在水平面上勻速行駛時，受到的牽引力為80N，則汽車的行駛速度為________m/s．

（3）太陽能汽車采用四輪鼓式制動，有效地減少了制動距離．太陽能汽車在制動過程中動能在不斷的________（選填“增大”“減少”或“不變”）．通過測量獲得汽車以不同速度行駛時對應的制動距離（即從操縱制動剎車到車停下來的距離），數(shù)據(jù)如下表所示：

請在圖中描點作出s-v2圖象；

（________________）

當轎車速度為8m/s時對應的制動距離是________m．

Answer 1

【答案】做功 化學 內(nèi) 熱傳遞 比熱容 29.2% 21 減少 見解析 8

【解析】

（1）內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)有四個沖程，即吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程；壓縮沖程即進氣門和排氣門都關閉，活塞由下向上運動，壓縮空氣做功，使氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能增加溫度升高；對于做功沖程，即氣缸內(nèi)的混合物被引燃，導致氣缸內(nèi)產(chǎn)生高溫高壓燃氣，這些燃氣推動活塞做功，使活塞由上向下運動；改變內(nèi)能有兩種方式：即做功和熱傳遞；在自然界中水的比熱容最大，這也是我們選用水作為作取暖或冷卻物體的物質(zhì)的根本原因；（2）太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率就是得到的電能占從太陽獲得總輻射能量的百分比．根據(jù)電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率可計算出其機械功率，再根據(jù)公式P=Fv可得出汽車運行的速度；
（3）影響動能大小的因素是質(zhì)量和速度，質(zhì)量一定時，速度越小，動能越小；根據(jù)表中數(shù)據(jù)，先畫點，再連線，通過讀圖再來確定當轎車速度為4.5m/s時對應的制動距離大約是多少．

(1)內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)有四個沖程，即吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，在做功沖程中，活塞由上向下氣缸內(nèi)的高壓高溫物質(zhì)，即對活塞做功，使得內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；

同時為了避免汽油機在工作時溫度升得太高，在設計制造時，汽缸外有一個水套，讓汽缸被水包圍著，即通過水吸收熱量而使得氣缸溫度降低，這是通過熱傳遞的方式改變內(nèi)能的；在這里我們之所以選擇用水作為冷卻劑，源于水的比熱容最大，即相同質(zhì)量的水和其他的液體相比較時，若都是升高1℃時，水能吸收的熱量最多，故用水冷卻效果最好；

(2)電池的輸出功率：=2100W；太陽光照射的輻射功率為；=1.2×103W/m2×6m2=7.2×103W；太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率：η=×100%=×100%≈29.2%；因為電能最終轉(zhuǎn)化為機械能的效率為80%，所以×η′=2100W×80%=1680W；由公式P=Fv得：v==21m/s；

(3)太陽能汽車在制動過程中質(zhì)量不變，速度變小，動能變小；根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在坐標圖中先畫點，再描線，注意橫坐標準速度的平方，縱坐標為距離。如圖所示：

根據(jù)表中數(shù)據(jù)和圖象反映的規(guī)律可知s=；當轎車速度為8m/s時對應的制動距離約是8m.