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.下表中列出该轿车的一些性能参数.
单车质量 /kg | 1600 | 发动机排量 /L | 2.0 |
燃料 | 92# 汽油 | 水箱容量 /L | 5.0 |
( 1 )当该轿车汽油机的转速为 3600r/min 时,则在 1min 内汽油机对外做功的次数是 _____ 次,压缩冲程中将 _____ 能转化为 _____ 能.
( 2 ) “轿车不但要吃油,有时也要喝水”,用水冷却发动机是因为水的 _____ 大,在发动机开始工作后一段时间内,水箱中水的内能会 _____ (填 “增加”或“减少”),这是通过 _____ 方式来改变内能的.
( 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 _____ .
A .安全 B .省油 C .减小摩擦 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 /(km · h -1 ) | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 |
制动距离 /m | 8 | 18 | | 50 | 72 |
根据表中数据所反映的内在规律,当轿车速度为 80km/h 时对应的制动距离是 _____ m .
( 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 ,由图中数据,分析这辆汽车在这种状态下行驶时,每小时对外所做的有用功为 _____ J ,汽油机的效率是 _____ % .(保留一位小数)(已知汽油的热值为 4.6 × 10 7 J/kg ,密度为 0.8 × 10 3 kg/m 3 )
1800 机械 内 比热容 增加 热传递 D 32 1.08×10 8 32.6%
【详解】
(1) 飞轮转速是 3600r/min ,因一个工作循环飞轮转 2 圈,做功一次,所以每秒可以做功 1800 次;
在压缩冲程中,消耗机械能,产生内能,将机械能转化为内能;
(2) 汽车发动机工作过程中,不可避免地产生很多热量,在质量和升高的温度相同时,水的比热容最大,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,使水的内能增加.这是通过热传递的方式改变内能的;
(3) 由 P = = Fv 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 D 符合题意, ABC 不符合题意;
(4) 通过对数据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与速度的平方成正比:由
,
解得 s =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 =30×10 3 W×3600s=1.08×10 8 J ;
行驶 100km 消耗的汽油是 9L=9dm 3 =9×10 -3 m 3 ,则完全燃烧释放的热量:
Q = mq = ρVq =0.8×10 3 kg/m 3 ×9×10 -3 m 3 ×4.6×10 7 J/kg=3.312×10 8 J ,
发动机的效率:
η = ≈32.6% .