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，這個沖程中燃料通過燃燒將________能轉化為燃氣的________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動，真正實現了零排放，有效地減少了對環境的污染．某太陽能汽車如圖乙，質量為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，則將太陽能轉化為電能的效率為________（小數點后保留一位），如果這輛汽車的電動機將電能最終轉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），數據如下表所示：

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 熱傳遞 比熱容 29.2% 21 減少 見解析 8

【解析】

（1）內燃機的一個工作循環有四個沖程，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，使氣缸內氣體內能增加溫度升高；對于做功沖程，即氣缸內的混合物被引燃，導致氣缸內產生高溫高壓燃氣，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的根本原因；（2）太陽能轉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．根據電能轉化為機械能的效率可計算出其機械功率，再根據公式P=Fv可得出汽車運行的速度；
（3）影響動能大小的因素是質量和速度，質量一定時，速度越小，動能越小；根據表中數據，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)內燃機的一個工作循環有四個沖程，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的高壓高溫物質，即對活塞做功，使得內能轉化為機械能；

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；太陽能轉化為電能的效率：η=×100%=×100%≈29.2%；因為電能最終轉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量不變，速度變小，動能變小；根據表中的數據，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：

根據表中數據和圖象反映的規律可知s=；當轎車速度為8m/s時對應的制動距離約是8m.