Question

【题目】随着人们生活水平的不断提高，各种小汽车已经走进我们的家庭．小汽车的一些设计和使用过程中的许多现象与物理知识有关，请你用学过的物理知识解答下面的问题：

（1）普通的小汽车用的是汽油机，图甲所示的是________ 冲程，这个冲程中燃料通过燃烧将________能转化为燃气的________能．为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过________ 的方式减少汽缸内能，用水来冷却汽缸是因为水的________较大．

（2）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．某太阳能汽车如图乙，质量为450kg，顶部安装了太阳能电池板．若汽车上的太阳能电池板的有效面积为6m2，它正对太阳时太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.2×103J/(m2·s)，电池的输出功率为2.1kW，则将太阳能转化为电能的效率为________（小数点后保留一位），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________m/s．

（3）太阳能汽车采用四轮鼓式制动，有效地减少了制动距离．太阳能汽车在制动过程中动能在不断的________（选填“增大”“减少”或“不变”）．通过测量获得汽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），数据如下表所示：

请在图中描点作出s-v2图象；

（________________）

当轿车速度为8m/s时对应的制动距离是________m．

Answer 1

【答案】做功 化学 内 热传递 比热容 29.2% 21 减少 见解析 8

【解析】

（1）内燃机的一个工作循环有四个冲程，即吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；压缩冲程即进气门和排气门都关闭，活塞由下向上运动，压缩空气做功，使气缸内气体内能增加温度升高；对于做功冲程，即气缸内的混合物被引燃，导致气缸内产生高温高压燃气，这些燃气推动活塞做功，使活塞由上向下运动；改变内能有两种方式：即做功和热传递；在自然界中水的比热容最大，这也是我们选用水作为作取暖或冷却物体的物质的根本原因；（2）太阳能转化为电能的效率就是得到的电能占从太阳获得总辐射能量的百分比．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；
（3）影响动能大小的因素是质量和速度，质量一定时，速度越小，动能越小；根据表中数据，先画点，再连线，通过读图再来确定当轿车速度为4.5m/s时对应的制动距离大约是多少．

(1)内燃机的一个工作循环有四个冲程，即吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，在做功冲程中，活塞由上向下气缸内的高压高温物质，即对活塞做功，使得内能转化为机械能；

同时为了避免汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，即通过水吸收热量而使得气缸温度降低，这是通过热传递的方式改变内能的；在这里我们之所以选择用水作为冷却剂，源于水的比热容最大，即相同质量的水和其他的液体相比较时，若都是升高1℃时，水能吸收的热量最多，故用水冷却效果最好；

(2)电池的输出功率：=2100W；太阳光照射的辐射功率为；=1.2×103W/m2×6m2=7.2×103W；太阳能转化为电能的效率：η=×100%=×100%≈29.2%；因为电能最终转化为机械能的效率为80%，所以×η′=2100W×80%=1680W；由公式P=Fv得：v==21m/s；

(3)太阳能汽车在制动过程中质量不变，速度变小，动能变小；根据表中的数据，在坐标图中先画点，再描线，注意横坐标准速度的平方，纵坐标为距离。如图所示：

根据表中数据和图象反映的规律可知s=；当轿车速度为8m/s时对应的制动距离约是8m.