Question

随着人民生活水平的不断提高，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．下表是这辆四轮轿车的部分数据：

轿车的基本参数		氙气大灯的技术参数
车身质量（千克）	1900	额定电压（伏）	12
长/宽/高（毫米）	5175/1899/1480	耗电功率（瓦）	30
油耗（升/百公里）	7.4	汽车电瓶的技术参数
最大输出功率（千瓦）	150	电压（伏）	12
最高时速（千米/小时）	210	充电时间（小时）	20
轮胎宽度（毫米）	200	电瓶容量（安?小时）	50

（1）小汽车的轮胎上有许多凹凸不平的花纹，是为了

增大

（选填“增大”或“减小”）轮胎与地面间的摩擦力；
（2）小汽车的发动机是汽油机，汽油机工作时，将机械能转化为内能的是

压缩

冲程；
（3）若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度v与时间t的关系如图所示．则在20～25s时间内，该过程发动机做的功是多少J？轿车在运动过程中受到的阻力多大？（g取10牛/千克）？
（4）请在图中用笔画线代替导线将汽车的启动原理图连接完整．
说明：当钥匙插入仪表板上的钥匙孔并转动（相当于闭合开关），电动机工作，启动轿车；电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压．
（5）该轿车的头部装有两盏氙气大灯，若用该轿车上充足电的电瓶给氙气大灯供电．最多能供氙气大灯正常工作多长时间？

Answer 1

分析：（1）摩擦力的影响因素有两个，即压力和接触面的粗糙程度；故增大摩擦的方法有：在压力不变的情况下，增大接触面的粗糙程度；在接触面粗糙程度不变的情况下，增大压力；
（2）汽油机的压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，空气和汽油混合气体被压缩，压强增大，内能增大，温度升高，活塞对混合气体做功，机械能转化为内能；
（3）发动机的功率不变，根据W=Pt求出20～25s内发动机做的功；当汽车匀速运动时，牵引力等于摩擦力，此时机车的功率P=fv；
（4）由题意可知，钥匙孔相当于控制电路的开关，所以应将其与电磁铁、电源连接在一起；连接电源时要注意，电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压，所以只需要选择一块电池进行连接即可．
（5）根据W=UIt求出电瓶储存的电能，根据t=

W

P

求出供其正常工作的时间．

解答：解：（1）小汽车的轮胎上有许多凹凸不平的花纹，即在压力不变的情况下，增大了接触面的粗糙程度，增大了摩擦力；
（2）汽油机的压缩冲程中，活塞向下运动，汽油和空气的混合物温度升高，活塞运动的机械能转化为汽油和空气混合物的内能；
（3）因轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，
所以轿车发动机在20～25s内做功：
W=Pt=90×10³W×5s=4.5×10⁵J；
由图象可知，20～25s内轿车的速度为30m/s，
∵轿车做匀速直线运动，
∴牵引力和阻力是一对平衡力，
∵P=

W

t

=

Fs

t

=Fv，
∴f=F=

P

v

=

90×103W

30m/s

=3000N；
（4）电路连接如图，钥匙孔与一节电池、电磁铁组成控制电路，电动机与总电源组成工作电路．

（5）电瓶储存的电能：
W=UIt=12V×50A×3600s=2.16×10⁶J
由P=

W

t

可得，能供氙气大灯正常工作的时间：
t=

W

P

=

2.16×106J

2×30W

=3600s=10h．
答：（1）增大；
（2）压缩；
（3）在20～25s时间内，该过程发动机做的功是4.5×10⁵J，轿车在运动过程中受到的阻力3000N；
（4）如上图所示；
（5）最多能供氙气大灯正常工作10h．

点评：本题考查了增大摩擦力的方法、内燃机的四个冲程、功的计算、电能的计算、电功率公式和功率公式以及二力平衡条件的灵活应用，涉及到的知识点较多，综合性强；明白电磁继电器的工作原理是关键．