Question

19．汽车已进入百姓家庭，汽车发动机性能的好坏倍受人们关注．在汽车发动机的设计过程中，要考虑能量的有效利用，节能减排
（1）10L汽油在汽车发动机汽缸内燃烧30min，可以释放出多少能量（假设汽油完全燃烧）？若发动机输出的功率为6×10⁴ W，则此汽车发动机的效率是多少？（汽车发动机效率的计算结果精确到1%）（汽油热值为4.6×10⁷ J/kg，汽油密度为0.7×10³ kg/m^3）
（2）提高热机效率是节能减排的重要途径之一．若汽油机效率从η₁=30%提高到η₂=36%，那么，一辆轿车在汽油机效率为30%时消耗一定质量的汽油，能够在平直道路上匀速行驶20km；当效率提高为36%时，在相同道路上以相同速度匀速行驶，并消耗相同质量汽油的情况下，能够行驶多少km？

Answer 1

分析 （1）知道汽油的体积，利用密度公式求汽油的质量，再利用燃料完全燃烧放热公式求汽油燃烧可以释放的能量（总能量）；知道发动机的输出功率和工作时间，利用W=Pt可求有用功，再利用效率公式求发动机的效率；
（2）热机效率是表示热机性能好坏的物理量．消耗相同的汽油，汽油机的效率越高，输出的功越多．．

解答 解：
（1）汽油的体积V=10L=0.01m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，汽油的质量：m=ρV=0.7×10³kg/m³×0.01m³=7kg，
这些汽油完全燃烧放出的热量：Q_放=mq=7kg×4.6×10⁷J/kg=3.22×10⁸J，
发动机工作时间t=30min=1800s，
发动机做的有用功：W=Pt=6×10⁴W×1800s=1.08×10⁸J，
发动机的效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.08×1{0}^{8}J}{3.22×1{0}^{8}J}$×100%≈34%；
（2）汽油机的效率由30%提高到36%，则输出的功会是原来的n=$\frac{36%}{30%}$=1.2倍．
由题意知：发动机的动力不变，所以行驶的距离也为原来的1.2倍．
所以s=1.2×20km=24km．
答：（1）10L汽油在汽车发动机汽缸内燃烧30min，可以释放出3.22×10⁸J的能量；此汽车发动机的效率是34%；
（2）当效率提高为36%时，在相同道路上以相同速度匀速行驶，并消耗相同质量汽油的情况下，能够行驶24km．

点评 本题考查了学生对密度公式、吸热公式、功率公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用，知识点多、综合性强，要求灵活运用公式，属于难题！