跟著新聞學物理

華慶富

在我們的生活中，每時每刻都有新聞發生，你能從中發現物理的身影嗎？下面華老師將為同學們展示如何在新聞中“尋找”物理。

【新聞1】夏季出門，撐遮陽傘還是戴防曬帽成了不少女性的一個選擇“難題”。到底是遮陽傘的防曬效果好，還是防曬帽的防曬能力更強呢？為一驗究竟，近日，新京報記者購買了4種遮陽傘樣品和2種太陽帽樣品。

根據對實驗結果的分析，北京市計量院光學專家也提醒大伙兒，目前市面上的遮陽帽，由于形狀和材質都不同，其防曬效果也沒法同一而論。防曬帽的防曬面積有限，選購防曬帽時最好選擇正規品牌材質較好的帽子。（新京報 2016年8月15日）

【題目】（1）有資料表明：將皮膚曬黑甚至曬傷的罪魁禍首是太陽光中的長波紫外線。雄鷹物理實驗小組在老師的協助下通過檢測若干衣服的防曬效果，為愛美人士提供選擇防曬衣服的科學依據。檢測方法：先用光纖探頭和計算機測算出陽光中長波紫外線的強度，再把衣服擋在光纖探頭上，測算出透射到光纖探頭上的長波紫外線強度。利用前后兩次測得的長波紫外線的強度計算出長波紫外線的透過率。實驗數據如下表所示：

分析表中數據，回答下列問題：

①該實驗驗證衣服的防曬效果好壞是通過_____比較。

②條件相同時，比較實驗得到的結論是__________。

③根據測量結果，請向你的朋友提出一條夏季戶外活動時著裝的建議。

（2）①天然紫外線的最重要來源是_____。

②陽光中的紫外線大部分被_____吸收。

A. 大氣層 B. 臭氧層 C. 地面 D. 地表的動植物

③形成臭氧層空洞的主要原因是__________。

【解析】（1）①根據題干中的檢測方法可知，該實驗是通過比較長波紫外線透過率來分析衣服的防曬效果。

②比較實驗1、2或3、4可知，衣服的材質和顏色不變，長波紫外線透過率隨衣服布料層數的增加而降低，即防曬效果好；故可得結論：其它條件相同時，防曬效果與衣服的層數（厚度）有關。

③夏季紫外線照射強，為防止紫外線可穿全棉長袖T恤；穿顏色較深的衣服；穿較厚的衣服等（合理即可）。

（2）①在太陽光譜上，位于紅光外側的是紅外線，位于紫光外側的是紫外線，它們都屬于不可見光，地球上的天然紫外線主要來源于太陽光；

②適當的紫外線照射對地球上的生物沒有太大的傷害，但過量的紫外線會使人體皮膚變得粗糙，甚至患上皮膚癌.正是由于大氣層中的臭氧層能夠吸收大部分的紫外線，才得以保護地球上的生物受到紫外線的傷害；

③由于電冰箱、空調機等電器里的氟利昂泄露，而氟利昂會破壞臭氧層，從而形成臭氧層空洞。

【新聞2】據英國路透社報道，日本日產汽車（Nissan Motor）推出一款新型汽油引擎，并稱有可能淘汰現今部分先進的柴油引擎。這款新引擎使用可變壓縮技術，該公司工程師表示，這種技術能讓引擎隨時選擇最理想的壓縮比——這是所有的汽油引擎動力與效能之間轉換的關鍵因素。報道指出，這項技術能讓新引擎具有渦輪增壓汽油引擎的性能，同時媲美當今柴油與混合動力引擎的馬力與燃油能效，這是目前為止傳統汽油引擎在性能與能效方面難以企及的。（環球科技 2016年8月15日）

【題目】（1）在四沖程汽油機工作過程中，將內能轉化成機械能的沖程是（ ）

A. 吸氣沖程 B. 壓縮沖程 C. 做功沖程 D. 排氣沖程

（2）汽油機在做功沖程中，高溫氣體迅速膨脹而做功，此時氣體的溫度和內能的變化情況是（ ）

A. 溫度降低，內能增大 B. 溫度不變，內能不變

C. 溫度升高，內能增大 D. 溫度降低，內能減小

（3）右圖為四缸發動機工作原理：內燃機通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過程錯開，在飛輪轉動的每半周里，都有一個汽缸在做功，其他三個汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。

①發動機在做功沖程里，高溫、高壓的燃氣推動活塞向下運動，對外做功，同時將_____能轉化為_____能。

②有一臺四缸發動機，其主要技術指標如表所示。其中排量等于四個汽缸工作容積的總和，汽缸工作容積指活塞從上止點到下止點所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運動的距離（既沖程長）。轉速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉的周數。

a. 該發動機在1s內做功_____J，單缸排量V=_____L。

b. 在每個做功沖程里，發動機做功W=_____J。

③在做功沖程里，燃氣對活塞所做的功可表示為W=pV，式中p表示燃氣對活塞的壓強，則p=_____Pa。（1L=10-3 m3）

（4）小汽車的百公里油耗是衡量汽車性能的一個重要的理論指標，某品牌小汽車百公里耗油量為8L，已知汽油的熱值為4.6×107J/kg，汽油的密度為0.75×103kg/m3。汽車發動機的效率為30%。請計算：

①8L汽油完全燃燒放出的熱量；

②汽車行駛過程中受到的阻力。

（5）右圖是最新一款無人駕駛汽車原型圖。汽車自動駕駛時使用雷達傳感器，以及激光測距器來了解周圍的交通狀況。該款車以72km/h的速度在一段平直的公路上勻速行駛了8km時，消耗汽油1.5L。假設燃油完全燃燒，汽油機的效率為30%，（已知：汽油的密度為0.8×103kg/m3，汽油的熱值為4.5×107J/kg），那么，在這段運動過程中：

①該汽車發動機做的有用功是多少？汽車受到的阻力有多大？

②該汽車的輸出功率為多少？

【解析】（1）在做功沖程中，兩個氣門關閉，活塞下行帶動曲軸轉動做功，氣體的內能轉化為機械能；

（2）汽油機在做功沖程中，汽油機內部的高溫氣體迅速膨脹對外做功時，內能轉化為機械能，故氣體的內能會減小，氣體的溫度會降低。

（3）①在做功沖程里，高溫、高壓的燃氣膨脹做功，將內能轉化為機械能；