Question

【题目】发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质，现代汽车主要分汽油与柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的汽缸．若某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个汽缸，其相关数据如下表所示．

（1）由图甲可以看出，此时它正处在 冲程，其能量转化情况与 （乙/丙）图相同；

（2）汽车以100km/h的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，求1min内做的有用功；

（3）汽车的排气量是指发动机汽缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大．空燃比指汽缸内空气和燃油的质量比．当汽车以100km/h的速度匀速行驶时，根据表中数据求汽车发动机的效率．

Answer 1

【答案】（1）做功；乙；（2）4．5×106 ；（3）22．5%

【解析】

试题分析：（1）由图甲可知，进气门、排气门均关闭，且活塞向下运动的冲程是做功冲程，内能转化为机械能；乙图中水蒸气推动试管塞子做功，内能转化为机械能；丙图中向下按压活塞，活塞压缩气体做功，机械能转化为内能；故做功冲程的能量转化形式与乙图相同；

（2）汽车以100km/h速度匀速运动时，1min中内做的有用功：W=Pt=75000W×60s=4．5×106 J；

（3）①根据ρ=m/V可得，做一次功燃气的质量：m燃气 =ρV=1．5kg/m3 ×2×10-3 m3 =3×10-3 kg，

因为空燃比是14：1，所以做一次功消耗的汽油质量：m=3×10^-3 kg/15=2×10-4 kg；

②1min内汽油燃烧释放的热量：Q=m汽油 q=2×10-4 kg×4×107 J/kg×2500=2×107 J，

发动机的效率：η=W/Q×100%=4．5×106J/2×107J×100%=22．5%。