Question

12．在我國隨著人民生活水平的不斷提高和“汽車下鄉(xiāng)”政策的實施，汽車已經走進了很多普通農村家庭，最近小王家也購買了一輛小汽車．小王十分高興，將汽車里里外外看了個遍，并且進行了認真的思考，發(fā)現汽車上許多地方都用到了物理知識，下面就是他思考的問題，請你幫他補充完整．
（1）汽車發(fā)動機工作的四個沖程中，只有做功沖程是燃氣對外做功，其他三個沖程要靠飛輪的慣性來完成．
（2）汽車上的散熱器用水作為冷卻劑，這是利用了水的比熱容較大的性質，
（3）如果水箱中裝有5kg的水，當水溫度升高20℃時，需要吸收的熱量為多少J．
（4）通過查看說明書得知轎車總質量為2000kg，車輪與地面的總接觸面積為4.0×10^-2m²，轎車對地面的壓強為多少（g取10N/kg）
（5）若該車以20m/s的速度勻速行駛100km時所消耗的汽油為5kg，則燃燒5kg汽油放出的熱量是多少？若發(fā)動機的效率是30%，則轉化的機械能是多少？（汽油熱值為4.6×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）汽油機的一個工作循環(huán)由四個沖程組成：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程；內燃機的四個沖程中有兩個沖程發(fā)生能量轉化，一是壓縮沖程中機械能轉化為內能，壓縮沖程是依靠飛輪的慣性完成的；二是做功沖程中內能轉化為機械能；
（2）水具有較大的比熱容，和其它物質相比，降低相同的溫度，水吸收相同的熱量多；
（3）已知水的質量5kg，水溫升高20℃，根據Q_吸=cm△t直接求出水吸收的熱量；
（4）轎車對地面的壓力等于車重力，根據G=mg求出其大小，然后根據p=$\frac{F}{S}$求出轎車對地面的壓強；
（5）根據公式Q=mq可求燃燒5kg汽油放出的熱量，已知發(fā)動機的效率，根據公式η=$\frac{W}{Q}$求出轉化的機械能．

解答 解：
（1）汽油機的四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程；做功沖程中燃氣對活塞做功，把內能轉化為機械能，對外提供動力，其他三個沖程要靠飛輪的慣性來完成；
（2）因為水這種物質的比熱容較大，在吸收相同的熱量時，相同質量升高的溫度相對較小，常用來作為冷卻劑使用；
（3）水吸收的熱量：Q_吸=cm△=4.2×10³J/（kg•℃）×5kg×20℃=4.2×10⁵J．
（4）轎車對地面的壓力：
F=G=mg=2000kg×10N/kg=20000N；
轎車對地面的壓強：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{20000N}{4.0×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=5×10⁵Pa；
（5）汽油燃燒放出的熱量：Q=mq=5kg×4.6×10⁷J/kg=2.3×10⁸J，
根據η=$\frac{W}{Q}$可知，
轉化的機械能為W=ηQ=30%×2.3×10⁸J=6.9×10⁷J．
故答案為：（1）做功；慣性；（2）比熱容；（3）水吸收的熱量為4.2×10⁵J；（4）轎車對地面的壓強為5×10⁵Pa；（5）汽油放出的熱量為2.3×10⁸J，
轉化的機械能為6.9×10⁷J．

點評 本題為力學和熱學綜合題，涉及到的知識點多、綜合性強，要求靈活選用所學知識分析求解，具有一定的難度．