阅读短文,回答问题
在我国随着人民生活水平的不断提高和“汽车下乡”政策的实施,汽车已经走进了很多普通农村家庭,最近小王家也购买了一辆小汽车.小王十分高兴,将汽车里里外外看了个遍,并且进行了认真的思考,发现汽车上许多地方都用到了物理知识,下面就是他思考的问题,请你帮他补充完整.
(1)汽车发动机是汽油机,从能源可否再生角度看,汽油是________能源(选填“可再生”或“不可再生”);发动机工作时,________冲程将内能转化为机械能.
(2)汽车上的散热器用水作为冷却剂,这是利用了水的________较大的性质,如果水箱中装有5kg的水,当水温度升高20℃时,需要吸收的热量为________J.
(3)通过查看说明书得知轿车车身质量为1725kg.当车上载有275kg的人和物品时,车轮与地面的总接触面积为4.0×10-2m2,轿车对地面的压强为________.(g取10N/kg)
(4)若汽车油箱的容积为60升(dm3),内装的是密度为0.71×103 kg/m3、热值为4.6×107J/kg的汽油,则该油箱中最多可装________kg的汽油.若该车以20m/s的速度匀速行驶100km时所消耗的汽油为5kg,汽车发动机的输出的功率为12kw,则汽车发动机的效率为________.
(5)汽车启动时,需将钥匙插入仪表板上的钥匙孔并旋转(相当于闭合开关),请根据如图甲所提供的器件(图中A、B、C为三个接线柱),用笔画线代替导线将轿车的启动原理图连接完整.
(6)若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动,运动过程中受到的阻力不变,运动速度v与时间t的关系如图乙所示,则在0-50s时间内,轿车发动机所做的功为________J,轿车在运动过程中受到的阻力为________N.
(7)通过测量获得轿车以不同的速度行驶时对应的制动距离(即从操纵制动刹车到车停下来的距离)数据如下表所示:
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
速度/(km/h) | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 |
制动距离/m | 8 | 18 | 50 | 72 |
解:(1)汽油属于不可再生能源,一旦消耗很难再生;汽油机的做功冲程中,将内能转化为机械能;
(2)因为水的比热容大,和其它物质比较,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以汽车上的散热器用水作为冷却剂;
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×5kg×20℃=4.2×105J;
(3)车、人、货物的总质量:m=1725kg+275kg=2000kg,s=4.0×10-2m2,
∵在水平路面上
∴汽车对地面的压力:
F=G=mg=2000kg×10N/kg=20000N,
汽车对地面的压强:
p===5×105Pa;
(4)①该车油箱最多能装汽油m=ρv=0.71×103 kg/m3×60×10-3m3=42.6kg;
②行驶时间t===5000s;
汽车的有用功W有=Pt=12×103W×5000s=6×107J;
释放的能量Q=qm′=4.6×107J/kg×5kg=2.3×108J;
发动机的效率η=×100%×100%=26%.
(5)如图所示:
(6)轿车发动机做功 W=Pt=90×103W×50s=4.5×106J;
由图示知轿车匀速运动的速度是v=30m/s;
所以,轿车运动过程中受到的阻力 f===3×103N;
(7)第n次实验,速度vn,制动距离mn,
则mn=0.1×(n+1)×vn=0.1×(3+1)×80m=32m.
故答案为:
(1)不可再生;做功;(2)比热容;4.2×105;(3)5×105Pa.(4)42.6kg;26%.(6)4.5×106;3×103;(7)32.
(1)煤、石油、天然气属于不可再生能源;汽油机的做功冲程中,进气门和排气门都关闭,活塞向下运动,气体对外做功,将内能转化为机械能;
(2)水的比热容大,和其它物质比较,升高或降低相同的温度,水吸收或放出的热量多;知道水的质量、水的比热容、水温度的升高值,利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量;
(3)已知汽车、人、货物质量和汽车与地面的接触面积,利用重力公式和压强公式求汽车对地面的压强;
(4)①已知油箱的体积和汽油的密度,根据公式m=ρV可求汽油的质量;
②已知行驶的距离和速度,根据速度的变形公式可求所用的时间,再根据公式W=Pt可求汽车的有用功;根据公式Q=qm可求释放的能量,有用功与释放能量的比值就是发动机的热机效率.
(5)电磁铁工作时吸引衔铁下来,根据杠杆原理衔铁的另一端向右运动与触点相连,使电动机连通开始工作;电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压,故电磁铁只利用电源的一部分,并且电磁铁和电动机,都能独立、同时工作,故二者应并联连接;
(6)知道轿车以90kW的恒定功率做直线运动,利用W=Pt求轿车发动机做功,再利用P=Fv求汽车牵引力,而汽车匀速行驶、受平衡力,根据二力平衡条件求汽车受到的阻力.
(7)第n次实验,速度vn,制动距离mn,根据表中数据所反映的规律为:mn=0.1×(n+1)×vn,利用此规律计算即可.
点评:本题为力学和热学综合题,涉及到的知识点多、综合性强,要求灵活选用所学知识分析求解,并能依据表格中的参数和相关图象通过选择有用的信息来进行分析,具有一定的难度.