Question

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________能转化为机械能，完全燃烧0.1kg的汽油能够获得________J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________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所示的图表，请根据给出的信息，计算该内燃机的效率为________．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=________．（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）小明想在图甲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．
（5）若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度υ与时间t的关系如图乙所示．则在0～5s时间内，轿车发动机做功________J．
（6）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：根据表中数据所反映的规律可知，当轿车速度为120km/h时对应的制动距离是________m．

Answer 1

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%，
∴η=30%；
由题知：W=Fs=Q_放×30%=mq×30%，
∴s=；
（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：

（5）∵轿车以90kW的恒定功率做直线运动，
∴轿车发动机做功：
W=Pt=9×10⁴W×5s=4.5×10⁵J；
（6）通过对1、2、3、4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：
则由=解得：120km/h的制动距离为72m．
故答案为：（1）内，4.6×10⁶；（2）比热容；（3）30%，；（4）如图所示；
（5）4.5×10⁵；（6）72．
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；
（5）知道发动机的功率和做功时间，利用W=Pt求发动机做功大小；
（6）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120km/h时的制动距离．
点评：本题为力学、热学、电学、磁学综合题，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．