Question

15．隨著人民生活水平的不斷提高，汽車已經(jīng)走進(jìn)我們?cè)S多的家庭．小明同學(xué)家最近也購(gòu)買(mǎi)了一輛轎車．
（1）如圖1所示是車載導(dǎo)航儀，橡皮碗被玻璃“吸”住后，碗內(nèi)的氣壓小于（選填“大于”、“小于”或“等于”）大氣壓．

（2）小明很想知道引擎蓋的質(zhì)量，于是找小洪幫忙．小明先讓小洪站在一只體重計(jì)上，此時(shí)體重計(jì)顯示的讀數(shù)為58千克，接著讓小洪站在體重計(jì)上用雙手豎直將引擎蓋微微抬起，此時(shí)體重計(jì)顯示的讀數(shù)為78千克，最后畫(huà)出了引擎蓋的模型，如圖2．引擎蓋可繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，A為引擎蓋的重力作用點(diǎn)，并且測(cè)得OA=80厘米，AB=40厘米．那么引擎蓋的質(zhì)量為多少千克？
（3）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是汽油機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的沖程是C（選填圖3字母）．
（4）汽車啟動(dòng)時(shí)，需將鑰匙插入鑰匙孔內(nèi)并旋轉(zhuǎn)（相當(dāng)于閉合開(kāi)關(guān)），請(qǐng)你用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將轎車的啟動(dòng)原理圖（如圖4）連接完整．
（5）發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的核心部件，發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量決定了整車的性能和品質(zhì)，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)有四個(gè)汽缸，其相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示．實(shí)際勻速行駛過(guò)程中，汽車受到的平均阻力為600牛，每行駛100千米平均耗油6升，求汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率？

發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率	75千瓦	92#汽油	密度800千克/米3
排氣量	2升	熱值	4.5×107焦/千克

Answer 1

分析 （1）將吸盤(pán)里的空氣排出，則玻璃在大氣壓的作用下被皮碗吸住；
（2）根據(jù)體重計(jì)顯示示數(shù)的變化求出F的大小，由杠桿的平衡條件求得引擎蓋的質(zhì)量；
（3）首先根據(jù)氣門(mén)及活塞的情況判斷是哪個(gè)沖程，得出機(jī)械能的轉(zhuǎn)化情況．做功沖程：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
（4）由題意可知，鑰匙孔相當(dāng)于控制電路的開(kāi)關(guān)，所以應(yīng)將其與電磁鐵、電源連接在一起；連接電源時(shí)要注意，電磁鐵的工作電壓小于電動(dòng)機(jī)的工作電壓，所以只需要選擇一塊電池進(jìn)行連接即可；
（5）根據(jù)m=ρV算出汽油的質(zhì)量，然后根據(jù)Q=mq求得汽油燃燒放出的熱量；根據(jù)W=Fs可求得有用功，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是有用功跟汽油燃燒釋放熱量的比值．

解答 解：（1）被玻璃“吸”住后，皮碗內(nèi)的氣壓小于大氣壓，在氣壓差的作用下，皮碗牢牢的吸在玻璃上；
（2）由題意知，體重計(jì)的示數(shù)變化為：△m=78kg-58kg=20kg；
可知小洪所受壓力：F_壓=△mg=20kg×9.8N/kg=196N；
根據(jù)力的作用的相互性，F(xiàn)=F_壓=196N；
根據(jù)杠桿的平衡條件，G×OA=F×OB
則G=$\frac{F×OB}{OA}$=$\frac{196N×（80cm+40cm）}{80cm}$=294N；
則引擎蓋的質(zhì)量為：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{294N}{9.8N/kg}$=30kg；
（3）由圖C知，兩個(gè)氣門(mén)都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，為做功沖程；該過(guò)程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
（4）鑰匙孔與一節(jié)電池、電磁鐵組成控制電路，電動(dòng)機(jī)與總電源組成工作電路；電路連接如圖所示：

（5）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，汽油的質(zhì)量m=ρV=800kg/m³×8×10^-3m³=6.4kg，
汽油燃燒放出的熱量Q=qm=4.5×10⁷J/kg×6.4kg=2.88×10⁸J，
勻速行駛F=f=600N，
有用功W_有用=fs=600N×100000m=6×10⁷J，
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率η=$\frac{{W}_{有用}}{Q}$×100%=$\frac{6×1{0}^{7}J}{2.88×1{0}^{8}J}$×100%≈21%．
答：（1）小于；（2）30kg；（3）C；（4）見(jiàn)上圖；（5）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為21%．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查了杠桿平衡條件的應(yīng)用，關(guān)鍵能夠通過(guò)體重計(jì)的示數(shù)變化得出小洪對(duì)杠桿的支持力的大小，同時(shí)還涉及到功率、效率的計(jì)算，考查面比較廣，關(guān)鍵是公式及其變形的應(yīng)用，最容易出錯(cuò)的是物理量的單位和單位的換算．