Question

近兩年政府推出了“汽車下鄉”、“小排氣量購置稅減半”、“以舊換新”等政策，極大的促進了汽車行業的發展，隨著人民生活水平的不斷提高，汽車已經走進我們的家庭，小明的爸爸最近也購買了一輛轎車．小明利用所學的物理知識對汽車進行了一系列探索與研究：

（1）汽車發動機一般是柴油機或汽油機，它把燃料燃燒放出的________能轉化為機械能，完全燃燒0.1kg的汽油能夠獲得________J的能量；（汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg）
（2）汽車發動機常用循環流動的水來幫助它散熱，主要是利用了水的________較大的特點．
（3）小明同學閱讀了汽車發動機的說明書后，將內燃機的能量流向制成如圖所示的圖表，請根據給出的信息，計算該內燃機的效率為________．汽車行駛時發動機產生的牽引力是F，則燃燒m質量的汽油，能使汽車前進的距離s=________．（用前面給出物理量的符號表示距離，汽油的熱值在本小題中用q表示）
（4）小明想在圖甲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（相當于閉合開關），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．請你畫出小明的連線圖．
（5）若轎車以90kW的恒定功率啟動做直線運動，運動過程中受到的阻力不變，運動的速度υ與時間t的關系如圖乙所示．則在0～5s時間內，轎車發動機做功________J．
（6）通過測量獲得轎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，當轎車速度為120km/h時對應的制動距離是________m．

Answer 1

解：（1）汽車發動機把燃料燃燒放出的內能轉化為機械能；
Q_放=mq=0.1kg×4.6×10⁷J/kg=4.6×10⁶J；
（2）因為水的比熱容大，相同質量的水和其它物質比較，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，所以汽車發動機常用循環流動的水來幫助散熱；
（3）由圖可知，有用功的能量：100%-33%-30%-7%=30%，
∴η=30%；
由題知：W=Fs=Q_放×30%=mq×30%，
∴s=；
（4）當鑰匙插入儀表板上的鑰匙孔并轉動時，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵下來，銜鐵的另一端向右運動與觸點相連，使電動機連通開始工作；電磁鐵的工作電壓小于電動機的工作電壓，故電磁鐵只利用電源的一部分，連接電路如圖：

（5）∵轎車以90kW的恒定功率做直線運動，
∴轎車發動機做功：
W=Pt=9×10⁴W×5s=4.5×10⁵J；
（6）通過對1、2、3、4的分析可知速度越大制動距離越大，即制動距離一定與速度有關，但明顯不是正比關系．故可以想到可能與速度的平方成正比，通過計算可知制動距離的確與速度的平方成正比：
則由=解得：120km/h的制動距離為72m．
故答案為：（1）內，4.6×10⁶；（2）比熱容；（3）30%，；（4）如圖所示；
（5）4.5×10⁵；（6）72．
分析：（1）內燃機是將內能轉化為機械能的機械，知道汽油的質量和熱值，利用燃料完全燃燒放熱公式求汽油完全燃燒放出的熱量；
（2）水的比熱容大，相同質量的水和其它物質比較，升高相同的溫度，水吸收的熱量多；
（3）由能流圖得出轉化為有用功的能量占總能量的比值，得出內燃機的效率；根據W=Q_放×30%求運行距離；
（4）電磁鐵工作時吸引銜鐵下來，根據杠桿原理，銜鐵的另一端向右運動與觸點相連，使電動機連通開始工作；電磁鐵的工作電壓小于電動機的工作電壓，故電磁鐵只利用電源的一部分，據此連接電路；
（5）知道發動機的功率和做功時間，利用W=Pt求發動機做功大��；
（6）由對表格中速度和制動距離的關系的分析我們可以得出制動距離應與速度的平方成正比，則可得速度為120km/h時的制動距離．
點評：本題為力學、熱學、電學、磁學綜合題，要求靈活運用所學知識、選用所學公式，涉及到實物圖的連接，知識點多、綜合性強，屬于難題．