Question

（2012?株洲）隨著經(jīng)濟水平的不斷提高，小汽車越來越多地走進了我市普通家庭．下表為小軍家小汽車的相關(guān)數(shù)據(jù)：

總質(zhì)量：1600kg	額定功率：100kW
車輪與地面的總接觸面積：8.0×10-2m2	水箱容量：5L

（1）汽車發(fā)動機是汽油機，從能源可否再生角度來看，汽油是

不可再生

能源；發(fā)動機工作時，

做功

沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能．
（2）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)，當(dāng)水箱裝滿水，水溫升高20℃時，需要吸收的熱量為

4.2×10⁵

J．（c_水=4.2×10³J/（kg?℃））
（3）該車靜止在水平地面上時，對地面的壓強為

2×10⁵

 Pa．（g=10N/kg）
（4）汽車啟動時，需將鑰匙插入鑰匙孔內(nèi)并旋轉(zhuǎn)（相當(dāng)于閉合開關(guān)），請你用筆畫線代替導(dǎo)線將轎車的啟動原理圖連接完整．
（5）假若該車在水平路面上以40kW的功率勻速行駛10min，消耗汽油1.5kg，求小汽車發(fā)動機的效率．（q_汽油=4.6×10⁷J/kg）

Answer 1

分析：（1）①汽油是從石油中提煉出來的，石油是埋藏在地底下得生物體經(jīng)過幾百萬年的時間形成的，在短期內(nèi)不能從自然界得到補充，是不可再生能源；
②汽油機的做功沖程中，進氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向下運動，燃氣膨脹對活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；
（2）水具有較大的比熱容是它常被用做冷卻劑的原因；知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的溫度升高值，利用公式Q_吸=cm△t計算水吸收熱量的多少；
（3）汽車靜止在水平路面上，對路面的壓力等于汽車重，知道受力面積，利用壓強公式求汽車對地面的壓強；
（4）由題意可知，鑰匙孔相當(dāng)于控制電路的開關(guān)，所以應(yīng)將其與電磁鐵、電源連接在一起；連接電源時要注意，電磁鐵的工作電壓小于電動機的工作電壓，所以只需要選擇一塊電池進行連接即可；
（5）根據(jù)W=Pt求出小汽車以額定功率勻速直線行駛10min牽引力所做的功，再利用Q_放=mq可求出完全燃燒1.5kg汽油放出熱量，最后用η=

W

Q

求出小汽車發(fā)動機的效率．

解答：解：
（1）汽油在短期內(nèi)不能從自然界中得到補充，是不可再生能源；發(fā)動機工作時，在做功沖程中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；
（2）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)；
水的質(zhì)量：
m=ρV=1×10³kg/m³×5×10^-3m³=5kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×5kg×20℃=4.2×10⁵J．
（3）汽車對地面的壓力：
F=G=mg=1600kg×10N/kg=16000N，
s=8.0×10^-2m²，
汽車對地面的壓強：
P=

F

S

=

16000N

8.0×10-2m2

=2×10⁵Pa；
（4）電路連接如圖，鑰匙孔與一節(jié)電池、電磁鐵組成控制電路，電動機與總電源組成工作電路．

（5）小汽車以額定功率勻速直線行駛10min牽引力所做的功
W=Pt=4×10⁴W×10×60s=2.4×10⁷J，
完全燃燒1.5kg汽油放出熱量
Q_放=mq=1.5kg×4.6×10⁷J/kg=6.9×10⁷J，
小汽車發(fā)動機的效率為：
η=

W

Q

=

2.4×107J

6.9×107J

≈34.8%．
故答案為：
（1）不可再生；做功；
（2）比熱容；4.2×10⁵；
（3）2×10⁵；
（4）如圖所示：
（5）小汽車發(fā)動機的效率為34.8%．

點評：本題以小汽車為背景，考查了能源分類、汽油機四沖程中的能量轉(zhuǎn)化、水的比熱容較大的應(yīng)用、熱量的計算、壓強的計算、電磁鐵的應(yīng)用、熱值、電能的計算、效率的計算，知識點多、綜合性強，要求靈活運用所學(xué)知識，屬于難題．