Question

6．小王家購(gòu)買了一輛小汽車，小王發(fā)現(xiàn)汽車的設(shè)計(jì)與使用都用到了物理知識(shí)．
（1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是汽油機(jī)，圖甲所示為壓縮沖程；若其飛輪的轉(zhuǎn)速是3600r/min，則汽油機(jī)每秒完成該沖程30次．
（2）若小汽車以恒定功率啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力為3000N且保持不變，運(yùn)動(dòng)速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示，則該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為6×10⁴W，若汽車在0～15s內(nèi)通過(guò)的路程為150m，則牽引力所做的功為9×10⁵J．

Answer 1

分析 （1）汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)有四個(gè)沖程，分別是吸氣、做功、壓縮和排氣，其中只有做功沖程對(duì)外做功，在做功沖程中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)做功；汽油機(jī)的做功沖程特點(diǎn)是火花塞點(diǎn)火，在做功沖程對(duì)外輸出功，是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；四沖程內(nèi)燃機(jī)曲軸轉(zhuǎn)一圈，完成2個(gè)沖程，1個(gè)工作循環(huán)中包括4個(gè)沖程并對(duì)外做功1次；
（2）由圖中運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系可知轎車在15s后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所受力是一對(duì)平衡力，進(jìn)一步可知牽引力與受到的阻力關(guān)系，根據(jù)P=Fv計(jì)算出該汽車的功率；根據(jù)W=Pt求出轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做的功．

解答 解：（1）由圖可知，活塞向上運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)氣門都關(guān)閉，為壓縮沖程；飛輪的轉(zhuǎn)速是3600r/min，所以每秒轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)為n=$\frac{1}{60}$×3600=60，因?yàn)轱w輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈完成兩個(gè)沖程，所以1s可以完成2×60=120個(gè)沖程；因?yàn)橥瓿伤膫�(gè)沖程，對(duì)外做功一次，所以1s可以做功$\frac{1}{4}$×120=30次；
（2）由圖象可知，在15s后汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度大小為20m/s；汽車受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，大小相等，即牽引力F=f=3000N，則汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為：
P=Fv=3000N×20m/s=6×10⁴W；
汽車在前15s內(nèi)牽引力所做的功為：W=Pt=6×10⁴W×15s=9×10⁵J．
故答案為：壓縮；30；6×10⁴；9×10⁵．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)內(nèi)燃機(jī)四個(gè)沖程工作特點(diǎn)和功、功率公式的掌握和應(yīng)用．解決此題要結(jié)合內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程工作特點(diǎn)，記住相關(guān)的數(shù)據(jù)大小，會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)速進(jìn)行相關(guān)計(jì)算．