Question

15．随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们许多的家庭．小明同学家最近也购买了一辆轿车．
（1）如图1所示是车载导航仪，橡皮碗被玻璃“吸”住后，碗内的气压小于（选填“大于”、“小于”或“等于”）大气压．

（2）小明很想知道引擎盖的质量，于是找小洪帮忙．小明先让小洪站在一只体重计上，此时体重计显示的读数为58千克，接着让小洪站在体重计上用双手竖直将引擎盖微微抬起，此时体重计显示的读数为78千克，最后画出了引擎盖的模型，如图2．引擎盖可绕O点自由转动，A为引擎盖的重力作用点，并且测得OA=80厘米，AB=40厘米．那么引擎盖的质量为多少千克？
（3）汽车发动机是汽油机，发动机工作时，将内能转化为机械能的冲程是C（选填图3字母）．
（4）汽车启动时，需将钥匙插入钥匙孔内并旋转（相当于闭合开关），请你用笔画线代替导线将轿车的启动原理图（如图4）连接完整．
（5）发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质，发动机内有四个汽缸，其相关数据如下表所示．实际匀速行驶过程中，汽车受到的平均阻力为600牛，每行驶100千米平均耗油6升，求汽车发动机的效率？

发动机最大功率	75千瓦	92#汽油	密度800千克/米3
排气量	2升	热值	4.5×107焦/千克

Answer 1

分析 （1）将吸盘里的空气排出，则玻璃在大气压的作用下被皮碗吸住；
（2）根据体重计显示示数的变化求出F的大小，由杠杆的平衡条件求得引擎盖的质量；
（3）首先根据气门及活塞的情况判断是哪个冲程，得出机械能的转化情况．做功冲程：内能转化为机械能．
（4）由题意可知，钥匙孔相当于控制电路的开关，所以应将其与电磁铁、电源连接在一起；连接电源时要注意，电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压，所以只需要选择一块电池进行连接即可；
（5）根据m=ρV算出汽油的质量，然后根据Q=mq求得汽油燃烧放出的热量；根据W=Fs可求得有用功，发动机的效率是有用功跟汽油燃烧释放热量的比值．

解答 解：（1）被玻璃“吸”住后，皮碗内的气压小于大气压，在气压差的作用下，皮碗牢牢的吸在玻璃上；
（2）由题意知，体重计的示数变化为：△m=78kg-58kg=20kg；
可知小洪所受压力：F_压=△mg=20kg×9.8N/kg=196N；
根据力的作用的相互性，F=F_压=196N；
根据杠杆的平衡条件，G×OA=F×OB
则G=$\frac{F×OB}{OA}$=$\frac{196N×（80cm+40cm）}{80cm}$=294N；
则引擎盖的质量为：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{294N}{9.8N/kg}$=30kg；
（3）由图C知，两个气门都关闭，活塞向下运动，为做功冲程；该过程将内能转化为机械能．
（4）钥匙孔与一节电池、电磁铁组成控制电路，电动机与总电源组成工作电路；电路连接如图所示：

（5）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，汽油的质量m=ρV=800kg/m³×8×10^-3m³=6.4kg，
汽油燃烧放出的热量Q=qm=4.5×10⁷J/kg×6.4kg=2.88×10⁸J，
匀速行驶F=f=600N，
有用功W_有用=fs=600N×100000m=6×10⁷J，
汽车发动机的效率η=$\frac{{W}_{有用}}{Q}$×100%=$\frac{6×1{0}^{7}J}{2.88×1{0}^{8}J}$×100%≈21%．
答：（1）小于；（2）30kg；（3）C；（4）见上图；（5）汽车发动机的效率为21%．

点评 此题主要考查了杠杆平衡条件的应用，关键能够通过体重计的示数变化得出小洪对杠杆的支持力的大小，同时还涉及到功率、效率的计算，考查面比较广，关键是公式及其变形的应用，最容易出错的是物理量的单位和单位的换算．