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。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，圖甲所示的是該汽油機的______沖程，用水冷卻發動機是因為水的_____ 大。

（2）當前，電動汽車發展很快。某電動汽車采用鋰電池組作為動力來源驅動電動機行駛．下表為某品牌電動汽車車部分技術參數，能量密度是指電池單位質量所輸出的電能．

若該電動汽車在水平路面上以72km/h的速度勻速行駛時，受到的阻力1200N，當耗能為鋰電池總儲存能量的50%時，電動機的平均輸出功率為____kW，平衡車行駛的路程是 ________ km．

（3）如圖乙是該電動汽車的啟動原理圖。請在圖乙中用筆畫線代替導線將汽車的啟動原理圖連接完整____，說明：當鑰匙插入儀表板上的鑰匙孔并轉動（相當子閉合開關），電動機工作，啟動轎車；電磁鐵的工作電壓小于電動機的工作電壓．圖乙中，通電螺線管的上端是_______（N/S）極．

（4）太陽能汽車利用太陽能來驅動，真正實現了零排放．通過測量獲得某太陽能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），數據如表所示：

根據表中數據所反映的規律可知，當該車速度為80km/h時對應的制動距離是_______ m．

（5）某太陽能汽車安裝有再生制動器。再生制動器是指剎車的同時還可以發電機發電。先讓汽車正常行駛，然后關閉發動機，分別測出開啟和關閉再生制動器兩種情況下，汽車通過的路程s與對應的速度大小v，計算出動能Ek，作出Ek-s圖像，如圖丙可以看出，開啟再生制動器進行測試的圖線是①、②中的_____，該次測試中儲能效率為________．

Answer 1

【答案】 做功 比熱容 24 60 N 32 ① 40%

【解析】(1)由圖可知，汽油機的進氣門和排氣門都關閉，火花塞點火，活塞向下運動，所以此沖程為做功沖程；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；選擇用水作為冷卻劑，是因為水的比熱容大，即相同質量的水和其他的液體相比較時，在升高相同溫度時，水能吸收的熱量多，故用水冷卻效果好；(2) 電動汽車在水平路面上勻速行駛，所以電動機的牽引力：F＝1200N，因為P＝＝Fv，所以電動機平均輸出功率：P＝Fv＝1200N×20m/s＝24000W＝24kW；由題知，耗能為鋰電池總儲存能量的50%，由表格數據知，電動機的能量轉化效率為 80%，鋰電池能量密度 0.25kWh/kg，鋰電池的總質量200kg，所以電池提供電能用來做功的能量W＝50%×80%×0.25kWh/kg×200kg＝20kWh＝7.2J，由W＝Fs可得電動汽車行駛的路程：s＝＝60000m＝60km；(3)電路連接如圖，鑰匙孔與一節電池、電磁鐵組成控制電路，電動機與總電源組成工作電路。通電螺線管中電流由下端流入，根據安培定則可知通電螺線管的上端是N極。

(4)第n次實驗,速度vn,制動距離mn,根據表中數據所反映的規律為：mn＝0.1×(n+1)×vn＝0.1×(3+1)×80m＝32m，(5)關閉發動機后，關閉再生制動器，汽車克服摩擦力做功，動能全部轉化為內能，開啟再生制動器，有部分動能轉化為電能，克服摩擦力做功的能量減少，摩擦力大小不變，所以汽車運動的距離減小，所以汽車動能變化曲線是①；(2)關閉發動機后,關閉再生制動器,汽車克服摩擦力做功,動能全部轉化為內能,由圖②可知,關閉發動機時汽車的動能為EK0＝W＝fs2＝f×(40m30m)＝10m×f，開啟再生制動器,由圖①可知,汽車克服摩擦力做功W＝fs1＝f×(36m30m)＝6m×f,則動能轉化為的電能為E＝EK0E＝10m×f6m×f＝4m×f，則該次測試中儲能效率η＝×100%＝40%.