(2008年全国初中应用物理知识竞赛复赛题)晓欣同学看到一些小汽车的尾部都标有“0.8”、“1.6”、“1.8”或“2.0”等字样,他上网查询得知这是汽车发动机“排气量”的数值。所谓排气量就是发动机气缸的工作容积,是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和。一般情况下发动机的“排气量”越大,功率越大。汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程,带动曲轴转动2周。现有一辆小轿车发动机排气量为1.8L,最大功率为74kW,当该发动机以最大功率工作时,曲轴的转速为5200r/min。汽油机工作时的最佳空燃比(即空气和燃油的质量比)为14:1,压缩比是10(即气缸总容积与燃烧室容积的比值),若发动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为1.35kg/m3,汽油的热值为4.6×107J/kg、密度为0.71×103kg/m3。请计算:
(1).这台发动机在最大功率时的热机效率。
(2).发动机在最大功率时,汽车的最高时速为175km/h,计算在此情况下汽车每百公里油耗为多少升。
(2011全国初中物理应用物理知识竞赛试题,第六题,15分)随着新能源、低碳等理念的普及,小明设想出了一种完全以太阳能电池为能源的汽车,以下是他查到的一些数据:太阳辐射的总功率P总=3.9×1026w,太阳到地球的距离r=1.5×1011m,阳光穿过太空和地球周围的大气层到达地面的过程中的能量损耗约为51%;太阳光垂直照射时,太阳能电池的能量转化效率最高约为15%;假设一辆太阳能电池车的质量约为750kg,期望达到的最高时速为72 km/h,车辆行驶过程中的平均阻力约为车重的0.02倍,车身最多能敷设的太阳能电池板的面积约为8m2,驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率。(已知半径为r的球的表面积为S=4πr2)
(1).根据以上数据,通过计算对小明的设想进行分析与评价。
(2).你对他的设想有什么改进建议?
(2007年全国初中应用物理知识竞赛题)图7是常见的一种电动自行车,使用前要先对车上的蓄电池充电。骑行时,蓄电池对车上的电动机供电,电动机为车提供动力。下表是这种品牌电动自行车的一些主要技术参数。
最高车速 | ≤30kn/h | 一次充电连续行驶里程 | 50km |
蓄电池 | 36V/10Ah铅酸蓄电池 | 充电时间 | 8h |
一次充电耗电量 | 0.6kW•h | 电动机效率 | 80% |
整车质量 | 40kg | 最大骑行噪声 | ≤62dB |
请回答:
(1).技术参数表中“36V/10Ah”表示的物理意义是什么?
(2).若质量是70kg的人骑电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶时,受到的阻力是人与车总重的0.02倍,取g=10N/kg。求:行驶20min,电动机对自行车做的功和通过电动机线圈的电流。
(3).若摩托车每行驶100km耗油2.5L,油价约5.1元/L,照明用电的电费约0.5元/kW•h,请通过计算说明使用电动自行车与摩托车哪种更经济。
(4).请从环保角度,比较电动自行车与摩托车对环境的污染情况。
(5).在交通运输中,常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能,“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积,即客运效率=人数×路程/消耗能量。一个人骑电动自行车“消耗1MJ(106J)的能量可行驶30km,一辆载有4人的普通轿车,消耗320MJ的能量可行驶l00 km,则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是多少?
会飞汽车不是梦!
美国一家公司研制出了“会飞的汽车”(如图5),这款车的车身和一般汽车相似,但车门多了两个可折叠的翅膀。在陆地行驶时,翅膀折叠,在空中飞行时,翅膀张开。从汽车到“飞机”的变形在30秒内完成,驾驶员在车内即可完成操作。该车已获准可在美国的空中飞行和公路行驶,是允许上路的第一辆飞行和地面行驶混合车。以下是该车的一些信息:
汽车质量 | 600kg | 发动机功率 | 75kw |
空中最大飞行速度 | 200 km/h | 最大飞行距离 | 800 km |
地面最大行驶速度 | 150 km/h | 轮胎与地面接触面积 | 4×0.03m2 |
(1)该汽车可以在具备长约760米跑道的任何普通机场起飞或降落,汽车降落后,需要在跑道上滑行一段距离才能停下,这是因为汽车具有 的缘故。
(2)该汽车停在水平地面上时,对地面的压强是多少?
(3)该汽车以最大飞行速度飞行了800千米,则汽车发动机做功多少?
步行不仅是一种简易的健身运动,而且还能方便地对一些长度进行估测。
(1)人正常步行时,步距变化不大,因此,步距可作为身体上的一把“尺子”。为了使这把“尺子”更可靠,请你说出一种测量步距的方法。
(2)小华测出自己的步距为0.5m,他从教学楼的一端走到另一端,共走了84 步,则教学楼的长度是多少米?如果这个过程用时35s,则他的步行速度是多少?
(3)小华根据自己的腿长和步距画出了图6所示的步行示意图,对步行时重心的变化进行了分析,当两脚一前一后着地时重心降低,而单脚着地迈步时重心升高,因此每走一步都要克服重力做功。如果小华的质量为50kg,请根据图6中小华测量的有关数据,计算他每走一步克服重力所做的功。(g取10N/kg )
(4)资料表明,人步行时消耗的能量大于克服重力所做的功。请你分析一下,人步行时还在哪些方面消耗能量?(写出一条)