Question

11．如图所示为一款内燃机的汽缸结构图，已知活塞的面积为S，在做功冲程中燃气的平均压强为p，做程冲程中活塞移动的距离为L，内燃机每分钟消耗的燃油质量为m，燃料的热值为q，飞轮每分钟转动N周．（以上各物理量均采用国际单位中的主单位，以下计算结果均用题目中的已知量表示）求：
（1）做功冲程中活塞受到的压力；
（2）做功冲程中燃气对活塞所做的功；
（3）每分钟燃料完全燃烧放出的热量；
（4）内燃机的机械效率．

Answer 1

分析 （1）利用压强公式求出压力大小；
（2）根据功的计算公式求出做功冲程所做的功；
（3）根据公式Q=qm求出燃料完全燃烧放出的热量；
（4）结合效率公式求出热机效率．

解答 解：
（1）根据p=$\frac{F}{S}$可知，做功冲程中活塞受到的压力：F=pS；
（2）做程冲程中活塞移动的距离为L，
所以做功冲程燃气对活塞做的功为：W=FL=pSL；
（3）内燃机每分钟消耗的燃油质量为m，
所以每分钟燃料完全燃烧放出的热量为：Q=qm；
（4）汽油机的效率为：η=$\frac{W}{Q}$=$\frac{\frac{N}{2}pSL}{qm}$=$\frac{NpSL}{2qm}$．
答：（1）做功冲程中活塞受到的压力为pS；
（2）做功冲程中燃气对活塞所做的功为pSL；
（3）每分钟燃料完全燃烧放出的热量为qm；
（4）内燃机的机械效率$\frac{NpSL}{2qm}$．

点评 此题考查热机中压力、功、热量、效率的计算，关键是对公式和公式变形的理解和应用．