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2.随着人民生活水平的不断提高,汽车已经走进我们的家庭.小林的爸爸最近也购买了一辆轿车.

(1)“轿车不但要吃油,有时也要喝水”,汽油是不可再生(选填“可再生”或“不可再生”)能源,用水冷却发动机是因为水的比热容大,在发动机开始工作后一段时间内,水箱中水的内能会增大,这是通过热传递方式来改变内能的.
(2)下列四个实验中(图2所示),其能量转化方式与图1所示汽油机对应冲程类似的是A.
(3)轿车在上坡时,将档位换成低速档,以减小行驶的速度,这样做的目的是D.
A.安全B.省油   C.减小行驶时的阻力    D.增大爬坡的牵引力
(4)小林通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离(即从操纵制动刹车到车停下来的距离),数据如表所示:
速度v/(km•h-1406080100120
制动距离s/m8185072
根据表中数据所反映的规律,当轿车速度为80km/h时对应的制动距离是32m.
(5)小林通过上网查到了这种轿车的输出功率与转速的关系如图3所示.小林又向爸爸询问了一些实测数据:轿车行驶的路况好,平均车速为100km/h,发动机转速为2000r/min,平均油耗为9L/100km,参考图中的数据,分析这辆汽车在这种状态下行驶时,发动机的效率为32.6%.(已知汽油的热值为4.6×107J/kg,密度为0.8×103kg/m3
(6)太阳能汽车利用太阳能来驱动,真正实现了零排放,有效地减少了对环境的污染.汽车顶部所安装的太阳能电池板的有效面积为6m2,太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.2×103W/m2,如将太阳能转化为电能的效率为15%,则电池的输出功率为1080W,如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为80%,当汽车在水平面上匀速行驶时,受到的牵引力为80N,则汽车的行驶速度为38.88km/h.

分析 (1)能在自然界源源不断的获得的是可再生能源;在短时间内不能在自然界获得补充的属于不可再生能源.与其它液体相比,水的比热容最大,在质量和升高的温度相同时,水吸收的热量最多.改变物体内能有两个方法:做功和热传递.其中做功改变内能本质是机械能与内能的转化,热传递改变内能本质是内能的转移.
(2)由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程;汽油机四个冲程中压缩冲程是机械能转化为内能,做功冲程是内能转化为机械能,排气和吸气冲程没有能的转化.
(3)对于汽车来说,其最大功率是一定的,由P=Fv可知,只有减小速度,才能得到更大的牵引力,更有利于上坡;
(4)由对表格中速度和制动距离的关系的分析我们可以得出制动距离应与速度的平方成正比,则可得速度为80km/h时的制动距离;
(5)由图读出发动机转速为2000r/min时的输出功率,根据W=Pt求出每小时对外所做的有用功,根据Q=mq=ρVq求出汽油完全燃烧释放的热量,根据η=$\frac{W}{Q}$×100%求出发动机的效率.
(6)太阳能转化为电能的效率为15%,据此求出电能的功率;太根据电能转化为机械能的效率可计算出其机械功率,再根据公式P=Fv可得出汽车运行的速度.

解答 解:
(1)从能源可否再生的角度看,汽油来源于石油,石油是经过几百万年的演变形成的,汽油是从石油中提炼出来的,属于不可再生能源;
汽车发动机工作过程中,不可避免地产生很多热量,这些热量如不及时带走会影响机器的正常工作.由公式Q=cm△t知,在质量和升高的温度相同时,与其它液体比较,因为水的比热最大,所以吸收的热量最多,冷却效果最好.发动机工作过程中会产生热量,热量传递到水,所以水的内能增加.这是通过热传递的方式改变内能的.
(2)A、电火花发生器点火后将盒盖顶出,此时燃气的内能转化机械能,故与题目中的情境相同,故A正确;
B、滚摆向下运动,动能增加,重力势能减小,所以是重力势能转化为动能的过程,故B错误;
C、向下压缩空气引火仪,即将机械能转化为仪器内部空气的内能,所以是将机械能转化为内能的过程,故C错误;
D、酒精灯加热杯中冷水,这是通过热传递的方式改变内能的,故D错误;
故选A.
(3)由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv的变形式F=$\frac{P}{v}$可知,汽车的最大功率一定时,减小行驶速度时,可以获得更大的牵引力,故选D.
(4)通过对1、2、4、5的分析可知,速度越大制动距离越大,即制动距离一定与速度有关,但明显不是正比关系,
故可以想到可能与速度的平方成正比,通过计算可知制动距离的确与速度的平方成正比,
所以有$\frac{{(40km/h)}^{2}}{8}$=$\frac{(80km/h)^{2}}{s}$,
解得:80km/h的制动距离为32m;
(5)由发动机输出特性曲线可知:发动机转速为2000r/min时,其输出功率约为30kW,
每小时对外所做的有用功:
W=Pt=30×103W×3600s=1.08×108J;
行驶100km消耗的汽油是9L=9dm3=9×10-3m3,则完全燃烧释放的热量:
Q=mq=ρVq=0.8×103kg/m3×9×10-3m3×4.6×107J/kg=3.312×108J,
发动机的效率:
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{1.08×1{0}^{8}J}{3.312×1{0}^{8}J}$×100%≈32.6%.
(6)太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.2×103W/m2,如将太阳能转化为电能的效率为15%,则电池的输出功率为P=P太阳能η=1.2×103W/m2×6m2×15%=1080W;
因为电能最终转化为机械能的效率为80%,所以P机械=P×η′=1080W×80%=864W;
由公式P=Fv可得汽车的行驶速度:
v=$\frac{{P}_{机械}}{F}$=$\frac{864W}{80N}$=10.8m/s=38.88km/h.
故答案为:(1)不可再生;比热容;增大;热传递;(2)A;(3)D;(4)32;(5)32.6;(6)1080;38.88.

点评 本题通过家用轿车为载体,考查了学生对有关热机的计算和能量的转化、水的比热容较大的特点、改变内能的方法、功率公式的应用、总功工作、效率公式的应用等,知识点多、综合性强,属于难题,要求灵活运用所学知识!

练习册系列答案
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13.汽油内燃机工作在压缩冲程时,汽缸内气体的温度升高(选填“升高”或“降低”),其内能增加(选填“减少”或“增加”),这是通过做功方式改变的(选填“热传递”或“做功”).

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10.如图所示,正在使用的弹簧测力计指针指在某一位置.这个弹簧测力计的量程是0~5N,分度值是0.2N.图中所测物体的重力是3.8N;弹簧测力计的原理是在弹性限度内,弹簧的伸长与所受的拉力成正比.即弹簧的伸长越长,弹簧受到的拉力就越大.

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17.下面是小方和小王设计的“测食用油密度”的实验方案,请完善他们的方案,并回答后面的问题:

 (1)小方的方案:用调节平衡的天平测出空烧杯的质量m1,向烧杯内倒入适量食用油,再测出烧杯和食用油的总质量m2,然后把烧杯内的食用油全部倒入量筒内,读出量筒内食用油的体积为V1
其测得的食用油密度的表达式是:ρ=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{V}_{1}}$
(2)小王的方案:在烧杯内倒入适量的食用油,用调节平衡的天平测出烧杯和食用油的总质量m3,然后将烧杯内的适量食用油倒入量筒内,再测出烧杯和剩余食用油的总质量m4,读出量筒内食用油的体积V2
其测得的食用油密度的表达式是:ρ′=$\frac{{m}_{3}-{m}_{4}}{{V}_{2}}$.
(3)按小王的实验方案进行测量,实验误差可能小一些;如果选择另一种方案,测得的密度值偏大(填“偏大”、“偏小”),
(4)如图是按小王的实验方案进行某次实验的情况,烧杯和食用油的总质量为34.1g,将烧杯内的适量食用油倒入量筒内,再测出烧杯和剩余食用油的总质量如下图所示,并读出量筒内的食用油的体积,算出油的密度为0.84g/cm3

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科目:初中物理 来源: 题型:实验探究题

7.在“测量液体的密度“实验中:

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科目:初中物理 来源: 题型:多选题

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科目:初中物理 来源: 题型:实验探究题

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(选填“晶体”或“非晶体”).
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科目:初中物理 来源: 题型:计算题

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