Question

3．隨著生活水平的提高，汽車已經進入百姓家庭，它給我們的生活提供了便利，促進了社會的發展．汽車應用了許多物理知識，請你解答：
（1）汽油機是汽車的“心臟”，其中壓縮沖程將機械能轉化為內能；
（2）當汽油在發動機內燃燒不充分時會冒“黑煙”，這時發動機的效率將降低（升高/不變/降低）；
（3）汽車發動機在工作時：發動機的溫度會升得很高，通常在發動機外裝有水套，汽車發動機用水作為冷卻劑的主要原因是水的比熱容大；
（4）汽車在爬坡時，駕駛員的操作總是加大油門同時將變速器換為低檔．加大油門是使發動機發揮最大的功率，換為低檔是為了減慢車速．那么，在爬坡時減慢車速的目的是增大牽引力．
（5）某臺汽油機飛輪的轉速為2400r/min，在1s內，汽油機完成20個工作循環．對外做功20次．

Answer 1

分析 （1）本題應掌握汽油機的一個工作循環由四個沖程組成：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程；在做功沖程中，是內燃機的內能轉化為機械能，在壓縮沖程中是機械能轉化為內能；
（2）熱機的效率是指用來做有用功的能量占燃料完全燃料放出的總能量的百分比，據此結合現象可分析對效率的影響；
（3）水的比熱容較大，相同質量的水和其它物質相比較，變化相同的溫度，水吸收或放出的熱量更多；
（4）當油門調到最大時，功率達最大此時功率無法再增加，由P=FV可分析減少車速的原因；
（5）汽油機的一個工作循環由吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程四個沖程組成．在一個工作循環中曲軸轉2圈，飛輪轉2周，做功一次．

解答 解：（1）汽油機的四個沖程為：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程；在做功沖程中，是內燃機的內能轉化為機械能，在壓縮沖程中是機械能轉化為內能；
（2）冒“黑煙”說明燃燒不充分，用來做有用功的能量占燃料完全燃燒放出的總能量的比值就小，所以效率降低．
（3）水的比熱容較大，相同質量的水和其它物質相比較，變化相同的溫度，水吸收或放出的熱量更多，因此，汽車發動機用水循環使其冷卻．
（4）爬坡時需要發動機有很大的牽引力，而單靠增大功率無法達到必要的牽引力，而由P=FV得：要想使F增大，只能減小速度．當功率為最大時，速度最小時牽引力最大；
故減小速度可以增大發動機的牽引力；而不是為了保證安全；而油量取決于油門的大小，故也無法省油；機械效率取決于損耗能量的多少，而減小速度不會減小能量的損耗；
（5）四沖程汽油機的飛輪轉速為2400r/min，則該飛輪每秒鐘轉40圈．因為一個工作循環飛輪轉2圈，完成四個工作沖程，做功1次，所以飛輪轉40圈，共20個工作循環，對外做功20次．
故答案為：（1）壓縮；（2）降低；（3）水的比熱容大；（4）增大牽引力；（5）20；20．

點評 此題考查了內燃機的相關知識，既有能量轉化的判斷，又有相關計算，是一道典型的綜合題題目．