题目内容

2．晓欣同学看到一些小汽车的尾部都标有“0.8”、“1.6”、“1.8”或“2.0”等字样，他上网查询得知这是汽车发动机“排气量”的数值．所谓排气量就是发动机气缸的工作容积，是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和．一般情况下发动机的“排气量”越大，功率越大．汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程，带动曲轴转动2周．现有一辆小轿车发动机排气量为1.8L，最大功率为74kW，当该发动机以最大功率工作时，曲轴的转速为5200r/min．汽油机工作时的最佳空燃比（即空气和燃油的质量比）为14：1，压缩比是10（即气缸总容积与燃烧室容积的比值），若发动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为1.35kg/m3，汽油的热值为4.6×107J/kg、密度为0.71×103kg/m3．请计算：
（1）这台发动机在最大功率时1min内发动机做的有用功．
（2）1min内发动机吸气冲程的次数．
（3）1min内发动机消耗汽油的质量．
（4）这台发动机在最大功率时的热机效率．

分析 （1）根据公式W=Pt进行计算，要注意把功率单位换算成W，把时间单位换算成s．
（2）热机一个工作循环包括四个冲程、曲轴和飞轮转两周，对外做功一次；
（3）根据m=ρv算出燃气的质量，然后根据空燃比算出汽油的质量；
（4）发动机的效率是有用功跟汽油燃烧释放热量的比值．

解答 解：（1）1min内做的有用功：W=Pt=7.4×104W×60s=4.44×106J；
（2）由“5200r/min”可知，1min内曲轴转5200r，
因在四冲程内燃机的一个工作循环中，曲轴和飞轮转2圈，
所以每分钟完成工作循环：$\frac{1}{2}$×5200=2600，故完成吸气冲程2600个；
（3）燃气的质量：m=ρV=1.35kg/m3×1.8×10-3m3=2.43×10-3kg，
因为空燃比是14：1，所以燃油的质量是整个质量的$\frac{1}{15}$，
做一次功消耗的汽油质量：2.43×10-3kg×$\frac{1}{15}$=1.62×10-4kg，
1min消耗汽油质量：m总=2600×1.62×10-4kg=0.4212kg；
（4）1min内汽油燃烧释放的热量：Q=mq=0.4212kg×4.6×107J/kg≈1.94×107J，
发动机的效率：η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{4.44×1{0}^{6}J}{1.94×1{0}^{7}J}$×100%≈22.9%．
答：（1）1min内做的有用功为4.44×106J；
（2）1min内发动机吸气冲程为2600次；
（3）1min内发动机消耗汽油的质量是0.4212kg；
（4）发动机的效率是22.9%．

点评 本题贴近生活，能让学生了解能量的转化和汽车的效率．本题考查了功的计算、热量的计算、热机效率的计算，难点在于计算做一次功消耗燃油的质量．难度较大．

练习册系列答案
相关题目
12．一只标有“3.8V”字样的小灯泡，灯丝电阻约为15Ω，小明想测它正常发光时的电阻，选用了以下器材：电流表、电压表、开关、变阻器各一个，导线和新干电池若干．

（1）如图甲，小明所选的器材及连接的电路图中有两处错误，请指出：
①电源电压小于灯泡的额定电压，
②将滑动变阻器两个上接线柱同时接入电路．
（2）小明纠正错误后开始实验，闭合开关后发现电压表没有示数，经检查发现电压表15V量程已经损坏，3V量程完好，现根据已有器材完成实验任务．
①请设计电路图，并画在乙图方框中．
②在实验过程中，调节滑动变阻器的滑片，直到电压表的示数为0.7V（或2.2V）V时，记下电流表示数如图丙，算出灯丝电阻为16Ω．（计算结果保留整数）
13．如图所示，用F为30N的拉力，通过滑轮组拉着重为200N的物体A在水平面上以0.4m/s的速度向左做匀速直线运动．物体受到的摩擦力是物重的0.3倍，滑轮组的机械效率是66.7%，绳子移动速度为1.2m/s，拉力的功率是36W．
10．一辆正在运送一座雕塑“宝宝”的汽车以30m/s的速度在平直公路上匀速行驶，行驶30min后到达目的地．已知汽车受到的阻力为2000N，“宝宝”（材质均匀、实心）的质量为3×103 kg，体积为2m3，与水平车厢的接触面积为1m2（g=10N/kg）．求：
（1）“宝宝”的密度；
（2）“宝宝”对水平车厢的压强；
（3）汽车在行驶的30min内牵引力的功率．
17．小明、小亮和小敏在实验室分别做三个小实验，实验过程中，他们分别遇到了不同的困惑，有些困惑，他们通过交流已经提出了解决方案，但还需要听听你的意见；有些困惑，需要你帮助解决． 
（1）小明的实验是“探究杠杆的平衡条件”，他在完成教材中的探究任务后，又多加了一个弹簧测力计继续进行探究．他的困惑是：在图所示杠杆已经平衡的情况下，不知道怎样测弹簧拉力的力臂．请你在如图1中帮小明作出弹簧拉力 F 对支点 O 的力臂．
（2）小亮的实验是“探究同种物质的质量与体积的关系”，他选择了三个体积不同，质量分别为 89g、178g、356g 的实心铜块做实验．实验中，他用每次都盛有 30cm3水的量筒分别测出了三个铜块的体积，并将数据记录在了自己设计的表格中．
质量 m/g体积 V/cm 3比值（ m/V ）
铜块18910
铜块217820
铜块335670
小亮在计算质量与体积的比值（ m/V ）时，发现其中的一个数据测量有错误，这个数据应该是70cm3（填该数据的数字和它的单位）．小亮的困惑是：不清楚这个错误是怎样产生的．请你帮小亮指出该错误产生的原因：没有用放入铜块后水和铜块的总体积减去最初水的体积．
（3）小敏的实验是“探究凸透镜成像的特点”．她的困惑是：不知道实验室准备的凸透镜的焦距．小亮给他提供的解决方案是：根据如图2所示的设计方案图进行实验，测出焦距．你的意见：小亮的“方案”是可行（填“可行”或“不可行”）的．
A．如果“方案”可行，请你对利用该“方案”测量焦距的具体操作提出一条注意事项：实验中要让平行光尽量与透镜的主光轴平行；
B．如果“方案”不可行，请提出你的解决方案：实验中要在光屏上得到最小最清晰的光点时，才停止移动光屏．．（说明：若你认为“方案”可行，则选A解答，若你认为“方案”不可行，则选B解答）
7．如图所示，桌面上放置有三个不同形状的容器A、B、C，它们的底面积相同，质量忽略不计，往容器内分别倒入液体，液体对容器底的压强分别为pA、pB和pC，液体对容器底的压力分别为FA、FB和FC．
（1）若三个容器内倒入同一种液体并使液面在同一高度：（填“＞”“＜”或“=”）
①pA=pB=pC；②FA=FB=FC；
（2）若三个容器内倒入质量相同的同种液体：
①pA＜pB＜pC；②FA＜FB＜FC；
（3）若三个容器内倒入质量相等的不同液体并使液面在同一高度：
①pA＜pB＜pC；②FA＜FB＜FC．
14．关于家庭电路和用电安全，下列说法正确的是（　　）
A．用电器着火时，应迅速向用电器泼水灭火
B．更换灯泡时，应先断开开关
C．家庭电路中空气开关跳闸，一定是由于电路短路引起的
D．高大建筑的顶端安装避雷针
11．小明想比较白纸和黑纸的吸热性能，请你帮他完成实验探究步骤：
（1）取两个相同的玻璃杯，分别用大小和厚薄相同的白纸和黑纸将侧壁包起来，
（2）向两杯中倒入质量和温度相同的水，
（3）同时放在阳光下照射相同的时间，比较水升高的温度，并将数据记录在表格中．
12．将烧瓶内的水加热至沸腾后移去火焰，水会停止沸腾，迅速塞上瓶塞，把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水．如图所示，你会观察到烧瓶内的水会再次沸腾起来．则下列说法正确的是（　　）
A．移去火焰，水停止沸腾是因为瓶内水的沸点升高了
B．浇冷水，水能再次沸腾是因为瓶内的气压降低了
C．浇冷水，水能再次沸腾是因为瓶内水的温度升高了
D．这两次水的沸点相同

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