Question

汽车是我们熟悉的交通工具，它给我们的生活提供了便利，促进了社会经济的发展．汽车应用了许多物理知识．请运用所学的物理知识解答下列问题：
（1）发动机是汽车的“心脏”．它工作时的______冲程将汽油燃烧的内能转化为机械能．
（2）汽车轮胎上有凸凹不平的花纹，其目的是______．
（3）一天，小明乘坐他爸爸的汽车走亲戚，他从公路交通牌上看到，汽车在一段平直的路段上行驶了5km，这段路程内汽车速度计的指针一直停在如右图所示位置．已知他们家的汽车以100Km/h匀速行驶100Km的耗油量是6.0L，所加汽油是93^#汽油（该汽油的热值约为4.5×10⁷J/kg，密度约为0.7×10³kg/m³），汽车发动机的效率30%．问：①汽车在这段时间内的耗油量是多少千克？②发动机的实际功率是多少瓦特？③汽车行驶过程中受到的阻力是多大？

Answer

（1）汽油机在做功冲程中将内能转化为机械能；
（2）摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关．增大摩擦力的方法：在压力一定时，增大接触面粗糙程度增大摩擦力；在接触面粗糙程度一定时，增大压力增大摩擦力．
（3）①汽车以100km/h的速度行驶100km，消耗汽油6L．行驶5km耗汽油0.3L，根据公式ρ=求出汽油的质量；
②计算燃烧0.3L汽油放出的热量，根据汽车的效率求出做的有用功，再求出行驶时间，根据P=求出发动机的实际功率；
③再利用W=Fs求牵引力大小，因为是匀速行驶，所以受到的阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等．
【解析】
（1）在做功冲程中，高温高压的燃气对活塞做功，将内能转化为机械能；
（2）轮胎上有凸凹不平的花纹，是为了在压力一定时，增大接触面粗糙程度来增大摩擦力，防止打滑；
（3）①汽车在经济耗油量下行驶5km实际用油V=×5km=0.3L=3×10-4m3；
∵ρ=，
∴消耗汽油的质量：m=ρV=0.7×103kg/m3×3×10-4m3=0.21kg；
②这段时间内消耗的汽油释放的总热量为Q=4.5×107J/kg×0.21Kg=9.45×106J，
汽车发动机做的功为W=Q×30%=2.835×106J，
∵v=，
∴汽车行驶5km所用的时间：t===0.05h=180s，
发动机的实际功率：P===1.575×104W； 
③∵W=Fs，
∴汽车发动机牵引力：F===567N，
由于汽车匀速运动，由力的平衡可知，汽车行驶中受到的阻力等于发动机牵引力，所以阻力f=F=567N．
答：（1）做功冲程；
（2）增大轮胎与地面的摩擦；
（3）①汽车在这段时间内的耗油量是0.21kg；
②发动机的实际功率是1.575×104W；
③车行驶过程中受到的阻力是567N．