题目内容
9．
如图所示四缸发动机工作原理，内燃机通过连杆把四个气缸的活塞连在一根曲轴上，并使各气缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个气缸在做功，其他三个气缸分别在做吸气、压缩和排气工作．次四缸发动机的主要技术指标如下表所示，其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积是指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单杠排量，它取决于活塞的面积与活塞上下运动的距离，当发动机以最大功率工作时，曲轴转速为5500r/min，汽油的热值为4.6×107J/kg，求：| 排量 | 1.6L |
| 最大功率 | 66kw |
（2）在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，当发动机以最大功率工作时，在每一个做功冲程里，燃气对活塞所做的功W1为多少；
（3）试求这两汽车的发动机以最大功率工作时，做功冲程中燃气对活塞的平均压强；
（4）若该发动机以最大功率工作时，每分钟消耗汽油0.33kg，则此发动机的效率为多少？
分析 （1）知道四个缸总排量，可以求单缸排量；
（2）知道发动机的输出功率，利用功率公式P=$\frac{W}{t}$计算发动机在1s内做功；因为有四个缸同时工作，所以可以求出每个缸1s内做功多少，又知道转速（每分钟曲轴或飞轮所转的周数）为5500r/min，而四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，可知1min内做功2750次，得出1s内做功46次，可以求每个做功冲程里发动机做功多少；
（3）上面求出了在每个做功冲程里，燃气对活塞所做的功的大小，又知道单缸排量v，利用W=pv求燃气对活塞的压强；
（4）根据W=Pt求出发动机以最大功率工作时，每分钟所做的功，再利用Q放=mq可求出完全燃烧0.33kg汽油放出热量，最后用η=$\frac{W}{Q}$求出发动机的效率．
解答 解：
（1）因为四缸总排量为1.6L，
单缸排量：
V0=$\frac{1}{4}$×1.6L=0.4L；
（2）根据P=$\frac{W}{t}$可知，
发动机在1s内做功：
W=Pt=66×103W×1s=6.6×104J，
因为发动机在1s内做功6.6×104J，
发动机有四个缸同时工作，
所以每个缸1s内做功：
W′=$\frac{1}{4}$×6.6×104J=1.65×104J，
又因为转速为5500r/min，四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，
所以1s内做功46次，
每个做功冲程做功：
W1=$\frac{1}{46}$×1.65×104J≈359J；
（3）因为W′=pV，V=0.4L=0.4×10-3m3，
所以燃气对活塞的压强：p=$\frac{W′}{V}$=$\frac{359J}{0.4×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=8.975×105Pa；
（4）根据P=$\frac{W}{t}$可知，
发动机以最大功率工作时，每分钟所做的功：
W=Pt=6.6×104W×60s=3.96×106J，
完全燃烧0.33kg汽油放出热量
Q放=mq=0.33kg×4.6×107J/kg=1.518×107J，
发动机的效率为：
η=$\frac{W}{Q}$=$\frac{3.96×1{0}^{6}J}{1.518×1{0}^{7}J}$×100%≈26%．
答：
（1）这辆车发动机的单杠排量为0.4L；
（2）在每一个做功冲程里，燃气对活塞所做的功为359J；
（3）做功冲程中燃气对活塞的平均压强为8.975×105Pa；
（4）此发动机的效率为26%．
点评 本题综合考查了功的计算、功率的计算、压强的计算、热量的计算、机械效率的计算，计算到每一个冲程，繁杂，需要细心，属于难题．
名校课堂系列答案
如图是自动测定油箱内油量的原理图，R是滑动变阻器，R′是保护电阻，当油面上升时，电阻R的阻值将减小，油量表的示数将增大，电路消耗的总功率将增大（均选填“增大”、“减小”或“不变”）．| A． | 邻居家看电视时将音量开得很大 | |
| B． | 为增大摩托车发动机轰鸣声，故意将排气管锯掉一截 | |
| C． | 部分公交车司机习惯经常鸣笛 | |
| D． | 中考期间，考场附近的建筑工地禁止施工 |
如图所示，定值R1=30Ω，当滑动变阻器R2的滑片从最右端滑至中点时，电压表的示数变化范围是4.5V-3V．试求：| A． |  | B． |  | ||
| C． |  | D． |  |
