Question

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小华家新买了一辆汽车，如图甲是汽车的铭牌，其中耗油量是指汽车正常行驶100Km消耗汽油的体积，为测试汽车的性能，小华驾驶汽车以30kW的恒定功率启动做直线运动，运动中受到的阻力不变，通过专用仪器测量得到汽车的速度v与时间t的关系图如图乙所示．已知汽油的密度是0.7×10kg/m³、热值是4.6×10⁷J/kg．

型号
整车质量/kg	1200
油箱容积/L	60
耗油量/L•100km^﹣1	10

（1）汽油机工作时，将内能转化为机械能的是      冲程，若单缸四冲程汽油机飞轮的转速是3600r/min，则汽油机1s对外做功      次．

（2）在测试汽车性能时，在0﹣10s时间内汽车发动机做了多少功？

（3）汽车运动过程中受到的阻力是多少？

（4）小华驾驶该车以25m/s的速度匀速行驶100km，若汽车发动机输出功率恒为30kW，则汽油完全燃烧放出的热量是多少？该汽车能量利用效率是多少？（保留一位小数）

Answer

（1）做功；30．

（2）在测试汽车性能时，在0﹣10s时间内汽车发动机做了3×105J的功；

（3）汽车运动过程中受到的阻力是1000N；

（4）小华驾驶该车以25m/s的速度匀速行驶100km，若汽车发动机输出功率恒为30kW，则汽油完全燃烧放出的热量是3.22×108J；该汽车能量利用效率是37.3%．

【解析】

试题分析：（1）汽油机四冲程中的能量转化情况，吸气和排气冲程不发生能量转化，压缩冲程将机械能转化为内能；做功冲程将内能转化为机械能；

在四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次．

（2）知道轿车以90kW的恒定功率做直线运动，利用W=Pt求轿车发动机做功；

（3）利用P=Fv求汽车牵引力，而汽车匀速行驶、受平衡力，根据二力平衡条件求汽车受到的阻力；

（4）利用m=ρV求出汽油的质量，利用燃料完全燃烧放热公式Q放=qm求汽油完全燃烧放出的热量；根据求出汽车所做的功，利用η=求出效率．

【解析】

（1）汽油机的四个冲程是吸气、压缩、做功、排气冲程．做功冲程高温高压燃气推动活塞向下运动，将内能转化为机械能；

已知冲程汽油机的飞轮转速是3600r/min=60r/s，即每秒钟转60圈，完成30个工作循环，即对外做功30次．

（2）轿车的功率P=30kW=3×104W，

在0～10s时间内，汽车发动机做功：W=Pt=3×104W×10s=3×105J；

（3）由图示知轿车匀速运动时的速度是v=30m/s；

由P===Fv得，轿车运动过程中受到的阻力：

f=F===1000N；

（5）消耗的汽油m=ρ汽油V=0.7×103kg/m3×10×10﹣3m3=7kg，

Q放=qm=4.6×107J/kg×7kg=3.22×108J，

由P=、v=得：

W′=P′t=P′×=30×103W×=1.2×108J；

η=×100%=×100%≈37.3%．

答：（1）做功；30．

（2）在测试汽车性能时，在0﹣10s时间内汽车发动机做了3×105J的功；

（3）汽车运动过程中受到的阻力是1000N；

（4）小华驾驶该车以25m/s的速度匀速行驶100km，若汽车发动机输出功率恒为30kW，则汽油完全燃烧放出的热量是3.22×108J；该汽车能量利用效率是37.3%．

【点评】本题通过家用轿车为载体，考查了学生对汽油机四冲程、吸热公式、速度公式、二力平衡条件的掌握和应用，知识点多、综合性强，属于难题，要求灵活运用所学知识！