Question

3．閱讀短文，回答問題
在我國隨著人民生活水平的不斷提高和“汽車下鄉”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）汽車發動機是汽油機，發動機工作時，做功沖程將內能轉化為機械能．
（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）通過查看說明書得知轎車車身質量為1725kg．當車上載有275kg的人和物品時，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5×10⁵Pa．（g取10N/kg）
（4）若汽車油箱的容積為60升，內裝的是密度為0.71×10³ kg/m³、熱值為4.6×10⁷J/kg的汽油，則該油箱中最多可裝42.6kg的汽油．若該車以20m/s的速度勻速行駛100km時所消耗的汽油為5kg，汽車發動機的輸出的功率為12kw，則汽車發動機的效率為26.1%．
（5）通過測量獲得轎車以不同的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）數據如下表所示：

實驗次數	1	2	3	4	5
速度/（km﹒h-1）	40	60	80	100	120
制動距離/m	8	18		50	72

當轎車以80km/h行駛時所對應的制動距離為32m．

Answer 1

分析 （1）汽油機的做功沖程中，進氣門和排氣門都關閉，活塞向下運動，氣體對外做功，將內能轉化為機械能；
（2）水的比熱容大，和其它物質比較，升高或降低相同的溫度，水吸收或放出的熱量多；
（3）已知汽車、人、貨物質量和汽車與地面的接觸面積，利用重力公式和壓強公式求汽車對地面的壓強；
（4）根據m=ρV算出汽油的質量；已知行駛的距離和速度，根據速度的變形公式可求所用的時間，再根據公式W=Pt可求汽車的有用功；根據公式Q=qm可求釋放的能量，有用功與釋放能量的比值就是發動機的熱機效率；
（5）第n次實驗，速度v_n，制動距離m_n，根據表中數據所反映的規律為：m_n=0.1×（n+1）×v_n，利用此規律計算即可．

解答 解：（1）汽油機的做功沖程中，將內能轉化為機械能；
（2）因為水的比熱容大，和其它物質比較，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，所以汽車上的散熱器用水作為冷卻劑；
（3）車、人、貨物的總質量：
m=1725kg+275kg=2000kg，
因為在水平路面上
所以汽車對地面的壓力：
F=G=mg=2000kg×10N/kg=20000N，
汽車對地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{20000N}{4.0×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=5×10⁵Pa；
（4）根據ρ=$\frac{m}{V}$得
該油箱中最多可裝汽油的質量為：m=ρV=0.71×10³kg/m³×60×10^-3m³=42.6kg；
根據v=$\frac{s}{t}$可得，行駛時間：
t′=$\frac{{s}^{′}}{{v}^{′}}$=$\frac{100×1{0}^{3}m}{20m/s}$=5000s，
汽車的有用功：
W_有=P′t′=12×10³W×5000s=6×10⁷J，
釋放的能量：
Q=m″q=5kg×4.6×10⁷J/kg=2.3×10⁸J；
發動機的效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{Q}$×100%=$\frac{6×1{0}^{7}J}{2.3×1{0}^{8}J}$×100%≈26.1%；
（5）第n次實驗，速度v_n，制動距離m_n，
則m_n=0.1×（n+1）×v_n=0.1×（3+1）×80m=32m．
故答案為：
（1）做功；（2）比熱容；（3）5×10⁵；（4）42.6；26.1%；（5）32．

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，并能依據表格中的參數和相關圖象通過選擇有用的信息來進行分析，具有一定的難度．