题目
阅读短文,回答文后的问题。汽车的油耗汽车的油耗是人们判断其性能优劣的重要标准之一。影响汽车油耗最主要的因素是其在行进中受到的空气阻力。研究表明,汽车在高速行驶时受到的空气阻力主要与汽车正面投影面积和汽车行驶速度有关。科研人员通过实验得到了正面投影为2m2的汽车在不同速度时受到的空气阻力,实验数据如表所示: 车速v/(m•s-1) 10 20 30 40 50 空气阻力f/102N 0.5 2.0 4.5 8.0 12.5 (1)根据表格中的数据,在坐标图中画出汽车所受空气阻力与车速的关系。(2)分析表中数据或图象可知,汽车速度越大,则所受空气阻力 ____ (选填“越大”、“越小”或“不变”);当该汽车速度达到60m/s时,受到的空气阻力为 ____ N。(3)如图所示,图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图,图E、F是演示实验的示意图,C图是 ____ 冲程,与它原理相同的是 ____ 图所示的演示实验。汽车内某单缸汽油机飞轮某单缸汽油机飞轮转速为1200r/min,该汽油机每秒对外做功 ____ 次。A B C D E F(4)质量为2.5t的小型载重汽车,额定功率为100kW,车上装有5t的砂石,已知汽车在平直公路上匀速行驶时所受阻力是汽车总重的0.2倍,汽车先以15m/s的速度在平直公路上匀速行驶到山坡底,消耗汽油2kg,然后又以额定功率行驶100s的时间,将砂石从坡底运送到50m高的坡顶施工现场,2kg的汽油完全燃烧放出 ____ J热量。(汽油的热值取4.5×107J/kg);汽车在平直公路上匀速行驶的功率为 ____ W;汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是 ____ 。(g=10N/kg)A B C D E F
阅读短文,回答文后的问题。
汽车的油耗汽车的油耗是人们判断其性能优劣的重要标准之一。
影响汽车油耗最主要的因素是其在行进中受到的空气阻力。研究表明,汽车在高速行驶时受到的空气阻力主要与汽车正面投影面积和汽车行驶速度有关。科研人员通过实验得到了正面投影为2m2的汽车在不同速度时受到的空气阻力,实验数据如表所示:
(1)根据表格中的数据,在坐标图中画出汽车所受空气阻力与车速的关系。
(2)分析表中数据或图象可知,汽车速度越大,则所受空气阻力 ____ (选填“越大”、“越小”或“不变”);当该汽车速度达到60m/s时,受到的空气阻力为 ____ N。
(3)如图所示,图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图,图E、F是演示实验的示意图,C图是 ____ 冲程,与它原理相同的是 ____ 图所示的演示实验。汽车内某单缸汽油机飞轮某单缸汽油机飞轮转速为1200r/min,该汽油机每秒对外做功 ____ 次。

(4)质量为2.5t的小型载重汽车,额定功率为100kW,车上装有5t的砂石,已知汽车在平直公路上匀速行驶时所受阻力是汽车总重的0.2倍,汽车先以15m/s的速度在平直公路上匀速行驶到山坡底,消耗汽油2kg,然后又以额定功率行驶100s的时间,将砂石从坡底运送到50m高的坡顶施工现场,2kg的汽油完全燃烧放出 ____ J热量。(汽油的热值取4.5×107J/kg);汽车在平直公路上匀速行驶的功率为 ____ W;汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是 ____ 。(g=10N/kg)

汽车的油耗汽车的油耗是人们判断其性能优劣的重要标准之一。
影响汽车油耗最主要的因素是其在行进中受到的空气阻力。研究表明,汽车在高速行驶时受到的空气阻力主要与汽车正面投影面积和汽车行驶速度有关。科研人员通过实验得到了正面投影为2m2的汽车在不同速度时受到的空气阻力,实验数据如表所示:
| 车速v/(m•s-1) | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
| 空气阻力f/102N | 0.5 | 2.0 | 4.5 | 8.0 | 12.5 |
(2)分析表中数据或图象可知,汽车速度越大,则所受空气阻力 ____ (选填“越大”、“越小”或“不变”);当该汽车速度达到60m/s时,受到的空气阻力为 ____ N。
(3)如图所示,图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图,图E、F是演示实验的示意图,C图是 ____ 冲程,与它原理相同的是 ____ 图所示的演示实验。汽车内某单缸汽油机飞轮某单缸汽油机飞轮转速为1200r/min,该汽油机每秒对外做功 ____ 次。

(4)质量为2.5t的小型载重汽车,额定功率为100kW,车上装有5t的砂石,已知汽车在平直公路上匀速行驶时所受阻力是汽车总重的0.2倍,汽车先以15m/s的速度在平直公路上匀速行驶到山坡底,消耗汽油2kg,然后又以额定功率行驶100s的时间,将砂石从坡底运送到50m高的坡顶施工现场,2kg的汽油完全燃烧放出 ____ J热量。(汽油的热值取4.5×107J/kg);汽车在平直公路上匀速行驶的功率为 ____ W;汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是 ____ 。(g=10N/kg)

题目解答
答案
解:
(1)根据表格中的数据,描点连线,画出汽车所受空气阻力与车速的关系图,如图所示:

(2)由表中数据可以看出,车速越大,汽车受到的阻力越大,且阻力与车速度的平方成正比,
用公式表示它们之间的关系为:f=kv2;
即:0.5×102N=k(10m/s)2,解得k=0.5N/(m/s)2;
所以当该汽车速度达到60m/s时,受到的空气阻力为:f=kv2=0.5N/(m/s)2×(60m/s)2=1800N;
(3)A图中,进气门开启,活塞下行,气体流入汽缸,是吸气冲程;
B图中,两气门都关闭,活塞上行,汽缸容积变小,是压缩冲程,此冲程将机械能转化为内能;
C图中,两气门都关闭,活塞下行,汽缸容积变大,是做功冲程,此冲程将内能转化为机械能;
D图中,排气门开启,活塞上行,气体流出汽缸,是排气冲程;
E图是用力将活塞压下,活塞对空气做功,空气的内能增大,温度升高,达到了棉花的着火点,棉花就会燃烧。是通过对物体做功来增大物体内能的,即是将机械能转化为内能的过程;
F图对试管中的水加热,加快水的蒸发,使试管中水的内能增大,体积膨胀,对外做功,使塞子飞出去,内能转化为塞子的机械能;
汽油机的做功冲程中将内能转化为机械能,因此与做功冲程原理相同的是F实验;
1200r/min=20r/s,每秒飞轮转动20转,内燃机经过10个工作循环,燃气对活塞做功10次;
(4)汽油燃烧放出的热量为:Q=mq=2kg×4.5×107J/kg=9×107J;
汽车的总重G总=m总g=(2.5+5)×103kg×10N/kg=7.5×104N,
f=0.2G总=0.2×7.5×104N=1.5×104N,
由于汽车匀速运动,则受到的阻力为f=F=1.5×104N;
汽车在平直公路上匀速行驶的功率P=Fv=1.5×104N×15m/s=2.25×105W,
汽车在斜坡上做的有用功为:W有用=Gh=mgh=5×103kg×10N/kg×50m=2.5×106J,
由P=$\frac{W}{t}$可得,总功W总=P额t=100000W×100s=1.0×107J,
则机械效率为:η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{2.5×1{0}^{6}J}{1.0×1{0}^{7}J}$×100%=25%。
故答案为:(1)如图;(2)越大;1800;(3)做功;F;10;(4)9×107;2.25×105;25%。
(1)根据表格中的数据,描点连线,画出汽车所受空气阻力与车速的关系图,如图所示:

(2)由表中数据可以看出,车速越大,汽车受到的阻力越大,且阻力与车速度的平方成正比,
用公式表示它们之间的关系为:f=kv2;
即:0.5×102N=k(10m/s)2,解得k=0.5N/(m/s)2;
所以当该汽车速度达到60m/s时,受到的空气阻力为:f=kv2=0.5N/(m/s)2×(60m/s)2=1800N;
(3)A图中,进气门开启,活塞下行,气体流入汽缸,是吸气冲程;
B图中,两气门都关闭,活塞上行,汽缸容积变小,是压缩冲程,此冲程将机械能转化为内能;
C图中,两气门都关闭,活塞下行,汽缸容积变大,是做功冲程,此冲程将内能转化为机械能;
D图中,排气门开启,活塞上行,气体流出汽缸,是排气冲程;
E图是用力将活塞压下,活塞对空气做功,空气的内能增大,温度升高,达到了棉花的着火点,棉花就会燃烧。是通过对物体做功来增大物体内能的,即是将机械能转化为内能的过程;
F图对试管中的水加热,加快水的蒸发,使试管中水的内能增大,体积膨胀,对外做功,使塞子飞出去,内能转化为塞子的机械能;
汽油机的做功冲程中将内能转化为机械能,因此与做功冲程原理相同的是F实验;
1200r/min=20r/s,每秒飞轮转动20转,内燃机经过10个工作循环,燃气对活塞做功10次;
(4)汽油燃烧放出的热量为:Q=mq=2kg×4.5×107J/kg=9×107J;
汽车的总重G总=m总g=(2.5+5)×103kg×10N/kg=7.5×104N,
f=0.2G总=0.2×7.5×104N=1.5×104N,
由于汽车匀速运动,则受到的阻力为f=F=1.5×104N;
汽车在平直公路上匀速行驶的功率P=Fv=1.5×104N×15m/s=2.25×105W,
汽车在斜坡上做的有用功为:W有用=Gh=mgh=5×103kg×10N/kg×50m=2.5×106J,
由P=$\frac{W}{t}$可得,总功W总=P额t=100000W×100s=1.0×107J,
则机械效率为:η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{2.5×1{0}^{6}J}{1.0×1{0}^{7}J}$×100%=25%。
故答案为:(1)如图;(2)越大;1800;(3)做功;F;10;(4)9×107;2.25×105;25%。