Question

【題目】近幾年政府推出了“汽車下鄉”、“小排氣量購置稅減半”、“以舊換新”等政策，極大的促進了汽車行業的發展，隨著人民生活水平的不斷提高，汽車已經走進我們的家庭，小明的爸爸最近也購買了一輛轎車．小明利用所學的物理知識對汽車進行了一系列探索與研究活動：

實驗次數	1	2	3	4	5
速度/（kmh﹣1）	40	60	80	100	120
制動距離/m	8	18	32	50

（1）汽車發動機常用循環流動的水來幫助它散熱，主要是利用了水的 較大的特點．

（2）小明同學閱讀了汽車發動機的說明書后，將內燃機的能量流向制成如圖甲所示的圖表，請根據給出的信息，計算完全燃燒0.2kg的汽油能夠獲得多少的能量？這些能量能產生多少有用功？（汽油的熱值為4.6×107J/kg）（寫出計算過程）

（3）若轎車以80kW的恒定功率啟動做直線運動，運動過程中受到的阻力不變，運動的速度υ與時間t的關系如圖乙所示．則在0～5s時間內，轎車發動機對外做功多少J？（寫出計算過程）

（4）汽車行駛時發動機燃燒m質量的汽油，產生的牽引力為F，熱機的效率是η，能使汽車前進的距離s為 （用前面給出物理量的符號表示距離，汽油的熱值在本小題中用q表示）

（5）通過測量獲得轎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），數據如表所示：根據表中數據所反映的規律可知，當轎車速度為120km/h時對應的制動距離是 m．

Answer 1

【答案】（1）比熱容；

（2）完全燃燒0.2kg的汽油能夠獲得多少9.2×106J的能量，這些能量能產生多少2.76×106J的有用功；

（3）在0～5s時間內，轎車發動機對外做功多少4×105J；（4）； （5）72．

【解析】解：（1）因為水的比熱容大，相同質量的水和其它物質比較，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，所以汽車發動機常用循環流動的水來幫助散熱．

（2）汽油的熱值為4.6×107J/kg，完全燃燒0.2kg的汽油產生的熱量：

Q放=mq=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J；

由圖可知，有用功的能量：100%﹣30%﹣33%﹣7%=30%，

因為η=30%；

因此產生的有用功：W=Q放×30%=9.2×106J×30%=2.76×106J

（3）因轎車以80kW的恒定功率啟動做直線運動，所以轎車發動機做功W=Pt=8×104W×5s=4×105J；

（4）由題意知：汽車行駛時發動機產生的牽引力是F，燃燒汽油的質量為m，汽油的熱值是q，汽油機的效率為η，汽車通過的距離設為S．

由此可以得到完全燃燒質量為m的汽油產生的總能量：Q=mq，

有效利用的能量：Q有=Qη=mqη﹣﹣﹣﹣①，

有效利用的能量對汽車做功，即W=Q有﹣﹣﹣﹣②，

牽引力對汽車做的功W=FS﹣﹣﹣﹣③，

聯立①②③式解得：S=．

（5）通過對1、2、3、4的分析可知速度越大制動距離越大，即制動距離一定與速度有關，但明顯不是正比關系．故可以想到可能與速度的平方成正比，通過計算可知制動距離的確與速度的平方成正比：

則由=得：120km/h的制動距離為72m．

故答案為：（1）比熱容；

（2）完全燃燒0.2kg的汽油能夠獲得多少9.2×106J的能量，這些能量能產生多少2.76×106J的有用功；

（3）在0～5s時間內，轎車發動機對外做功多少4×105J；（4）； （5）72．