Question

9．近两年政府推出了“汽车下乡”、“小排气量购置税减半”、“以旧换新”等政策，极大的促进了汽车行业的发展，随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭，小明的爸爸最近也购买了一辆轿车．小明利用所学的物理知识对汽车进行了一系列探索与研究：

（1）汽车发动机一般是柴油机或汽油机，它把燃料燃烧放出的内转化为机械能，完全燃烧0.1kg的汽油能够获得4.6×10⁶J的能量；（汽油的热值为4.6×10⁷J/kg）
（2）汽车发动机常用循环流动的水来帮助它散热，主要是利用了水的比热容较大的特点．
（3）小明同学阅读了汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图1所示的图表，请根据给出的信息，计算该内燃机的效率为30%．汽车行驶时发动机产生的牵引力是F，则燃烧m质量的汽油，能使汽车前进的距离s=$\frac{0.3mq}{F}$．（用前面给出物理量的符号表示距离，汽油的热值在本小题中用q表示）
（4）小明想在图2中用笔画线代替导线将汽车的启动原理图连接完整．说明：当钥匙插入仪表板上的钥匙孔并转动（相当于闭合开关），电动机工作，启动轿车；电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压．请你画出小明的连线图．

Answer 1

分析 （1）内燃机是将内能转化为机械能的机械，知道汽油的质量和热值，利用燃料完全燃烧放热公式求汽油完全燃烧放出的热量；
（2）水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多；
（3）由能流图得出转化为有用功的能量占总能量的比值，得出内燃机的效率；根据W=Q_放×30%求运行距离；
（4）电磁铁工作时吸引衔铁下来，根据杠杆原理，衔铁的另一端向右运动与触点相连，使电动机连通开始工作；电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压，故电磁铁只利用电源的一部分，据此连接电路．

解答 解：
（1）汽车发动机把燃料燃烧放出的内能转化为机械能；
Q_放=mq=0.1kg×4.6×10⁷J/kg=4.6×10⁶J；
（2）因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以汽车发动机常用循环流动的水来帮助散热；
（3）由图可知，有用功的能量：100%-33%-30%-7%=30%，
所以该内燃机的效率η=30%；
由题知：W=Fs=Q_放×30%=mq×30%，
汽车前进的距离s=$\frac{0.3mq}{F}$；
（4）当钥匙插入仪表板上的钥匙孔并转动时，电磁铁有磁性，吸引衔铁下来，衔铁的另一端向右运动与触点相连，使电动机连通开始工作；电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压，故电磁铁只利用电源的一部分，连接电路如图：

故答案为：（1）内；4.6×10⁶；（2）比热容；（3）30%；$\frac{0.3mq}{F}$；（4）如图所示．

点评 本题为力学、热学、电磁学的综合题，要求灵活运用所学知识、选用所学公式，涉及到实物图的连接，知识点多、综合性强，属于难题．