Question

【題目】隨著人們生活水平的不斷提高，各種小汽車已經走進我們的家庭。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，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_____的方式減少汽缸內能，用水來冷卻汽缸是因為水的_____較大。

（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乙所示的圖表，請根據給出的信息，計算完全燃燒0.2kg的汽油能夠獲得_____J的能量，這些能量能產生_____J的有用功。（汽油的熱值為4.6×107J/kg）

（3）汽車行駛時發動機產生的牽引力為F，則燃燒m質量的汽油，能使汽車前進的距離s=_____（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，效率用η表示）

Answer 1

【答案】做功熱傳遞比熱容9.2×1062.76×106

【解析】

(1)由圖可知，汽油機的進氣門和排氣門都關閉，火花塞點火，活塞向下運動，所以此沖程為做功沖程；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能的；選擇用水作為冷卻劑，是因為水的比熱容大，即相同質量的水和其他的液體相比較時，在升高相同溫度時，水能吸收的熱量多，故用水冷卻效果好；(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，做有用功的能量占：100%33%30%7%＝30%，即內燃機的效率為η＝30%；

因此產生的有用功：W＝Q放×30%＝9.2×106J×30%＝2.76×106J，(3)設汽車通過的距離為s.

則完全燃燒質量為m的汽油產生的總能量：Q＝mq，有效利用的能量：Q有＝Qη＝ηmq①，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＝Fs③，

聯立①②③式解得：s＝ .