Question

【题目】某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，如图所示，汽油热值近似取q=5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧．

（1）图示时刻，四冲程汽油机处于 冲程；若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成 个工作循环

（2）若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力f；

（3）研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？

Answer 1

【答案】（1）压缩；30；（2）汽车所受的阻力f是103N；（3）随废气排放的能量通过转换装置后可获得1.5×107J的电能；这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作1.5×104s

【解析】

试题分析：（1）由图可知，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，可以判断是压缩冲程；该汽油机每分钟完成7200个冲程，故每秒完成120个冲程，热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，若该汽油机每秒完成120个冲程，则每秒它对外做功30次，完成30个工作循环，飞轮转动20周；（2）汽油完全燃烧释放的热量：Q放=mq汽油=5kg×5×107J/kg=2.5×108J；根据η=可得有用功：W有=ηW总=30%×2.5×108J=7.5×107J；由v=可得，汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，通过的路程：s=vt=75km/h×1h=75km=75000m，由W=Fs可得，汽车匀速直线行驶，F=f，f=F===103N；（3）汽油燃烧释放能量的40%，由公式Q′=Qη1=2.5×108J×40%=1×108J，转换的电能：W′=Q′η2=1×108J×15%=1.5×107J；由P=可得，这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作的时间：t===1.5×104s。