Question

19．家住農(nóng)村的小明同學(xué)家買了一輛嶄新的汽車，小明很想知道引擎蓋的質(zhì)量．于是找老王幫忙，小明先讓老王站在一只體重計(jì)上，此時(shí)體重計(jì)顯示的讀數(shù)為78Kg，接著讓老王站在體重計(jì)上用雙手豎直將引擎蓋微微抬起，此時(shí)體重計(jì)顯示的讀數(shù)為98Kg，最后畫(huà)出了引擎蓋的模型（圖1）．引擎蓋可繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，A為引擎蓋重心位置，并且測(cè)得OB=130cm，AB=50cm．
據(jù)此回答：

（1）引擎蓋的質(zhì)量為多少千克？（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）
（2）如果一直讓老王用雙手豎直向上勻速抬起引擎蓋，體重計(jì)顯示的讀數(shù)將不變（選填“增大”或“不變”或“減小”）．
（3）通過(guò)觀察，小明發(fā)現(xiàn)汽車上的許多部件都用到了科學(xué)知識(shí)．汽車上的散熱器用水作為冷卻劑，這是利用了水的比熱較大的性質(zhì)．如果水箱中裝有2.5kg的水，當(dāng)水的溫度升高20℃時(shí)，能夠吸收的熱量為多少？水的比熱：4.2×10³J/（kg•℃）（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）
（4）發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的核心部件，發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量決定了整車的性能和品質(zhì)，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)有四個(gè)汽缸，其相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示．

發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率	75（kW）	92#汽油	密度800kg/m3
排氣量	2L	熱值	4.5×107（J/kg）

①汽車以100km/h速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率最大，則1min內(nèi)做有用功為多少．（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）
②在汽車內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中，其中A沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．（選擇圖2中字母）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)體重計(jì)顯示示數(shù)的變化求出F的大小，由杠桿的平衡條件求得引擎蓋的質(zhì)量；
（2）通過(guò)分析力F的大小變化，得出體重計(jì)示數(shù)的變化；
（3）根據(jù)Q=cm△t求吸收的熱量；
（4）①由表中數(shù)據(jù)，根據(jù)W=Pt求1min內(nèi)做有用功；
②首先根據(jù)氣門及活塞的情況判斷是哪個(gè)沖程，得出機(jī)械能的轉(zhuǎn)化情況．做功沖程：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．

解答 解：（1）由題意知，體重計(jì)的示數(shù)變化為：△m=98kg-78kg=20kg；
則老王所受引擎蓋的壓力：F_壓=△mg=20kg×10N/kg=200N；
根據(jù)力的作用的相互性可知，老王對(duì)引擎蓋的動(dòng)力F=F_壓=200N；
根據(jù)杠桿的平衡條件可得G×OA=F×OB，
則G=$\frac{F×OB}{OA}$=$\frac{200N×130cm}{130cm-50cm}$=325N；
則引擎蓋的質(zhì)量為：m=$\frac{G}{g}$$\frac{325N}{10N/kg}$=32.5kg；
（2）如果一直讓老王用雙手豎直向上勻速抬起引擎蓋，引擎蓋的重力不變，動(dòng)力臂和阻力臂的比值也不變，所以力F不變，則體重計(jì)顯示的讀數(shù)將不變；
（3）水箱中裝有2.5kg的水，當(dāng)水的溫度升高20℃時(shí)，能夠吸收的熱量為：
Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×2.5kg×20℃=2.1×10⁵J；
（4）①汽車以100km/h速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率最大，由表知，最大輸出功率為75kW，則1min內(nèi)做有用功為：W=Pt=75×10³W×1×60s=4.5×10⁶J；
②由圖A知，兩個(gè)氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，為做功沖程，該過(guò)程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，選A．
故答案為：（1）引擎蓋的質(zhì)量為32.5kg；
（2）不變；
（3）水吸收的熱量為2.1×10⁵J；
（4）①1min內(nèi)做有用功為4.5×10⁶J；②A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查力的相互性、重力的計(jì)算公式、杠桿的平衡條件、吸熱的計(jì)算及功的計(jì)算和四沖程內(nèi)燃機(jī)能的轉(zhuǎn)化情況，綜合性強(qiáng)．