Question

【題目】近幾年政府推出了“汽車下鄉(xiāng)”、“小排氣量購置稅減半”、“以舊換新”等政策，極大的促進(jìn)了汽車行業(yè)的發(fā)展，隨著人民生活水平的不斷提高，汽車已經(jīng)走進(jìn)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(xué)的物理知識(shí)對(duì)汽車進(jìn)行了一系列探索與研究活動(dòng)：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5
速度/（kmh﹣1）	40	60	80	100	120
制動(dòng)距離/m	8	18	32	50

（1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常用循環(huán)流動(dòng)的水來幫助它散熱，主要是利用了水的 較大的特點(diǎn)．

（2）小明同學(xué)閱讀了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的說明書后，將內(nèi)燃機(jī)的能量流向制成如圖甲所示的圖表，請(qǐng)根據(jù)給出的信息，計(jì)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(chǎn)生多少有用功？（汽油的熱值為4.6×107J/kg）（寫出計(jì)算過程）

（3）若轎車以80kW的恒定功率啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力不變，運(yùn)動(dòng)的速度υ與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示．則在0～5s時(shí)間內(nèi)，轎車發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外做功多少J？（寫出計(jì)算過程）

（4）汽車行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒m質(zhì)量的汽油，產(chǎn)生的牽引力為F，熱機(jī)的效率是η，能使汽車前進(jìn)的距離s為 （用前面給出物理量的符號(hào)表示距離，汽油的熱值在本小題中用q表示）

（5）通過測(cè)量獲得轎車以不同速度行駛時(shí)對(duì)應(yīng)的制動(dòng)距離（即從操縱制動(dòng)剎車到車停下來的距離），數(shù)據(jù)如表所示：根據(jù)表中數(shù)據(jù)所反映的規(guī)律可知，當(dāng)轎車速度為120km/h時(shí)對(duì)應(yīng)的制動(dòng)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(chǎn)生多少2.76×106J的有用功；

（3）在0～5s時(shí)間內(nèi)，轎車發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外做功多少4×105J；（4）； （5）72．

【解析】解：（1）因?yàn)樗�的比熱容大，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，所以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常用循環(huán)流動(dòng)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(chǎn)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?yàn)棣?30%；

因此產(chǎn)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(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)，所以轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做功W=Pt=8×104W×5s=4×105J；

（4）由題意知：汽車行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的牽引力是F，燃燒汽油的質(zhì)量為m，汽油的熱值是q，汽油機(jī)的效率為η，汽車通過的距離設(shè)為S．

由此可以得到完全燃燒質(zhì)量為m的汽油產(chǎn)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(duì)汽車做功，即W=Q有﹣﹣﹣﹣②，

牽引力對(duì)汽車做的功W=FS﹣﹣﹣﹣③，

聯(lián)立①②③式解得：S=．

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

則由=得：120km/h的制動(dòng)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(chǎn)生多少2.76×106J的有用功；

（3）在0～5s時(shí)間內(nèi)，轎車發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外做功多少4×105J；（4）； （5）72．