题目内容
(2008年全国初中应用物理知识竞赛复赛题)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的热机效率。
(2).发动机在最大功率时,汽车的最高时速为175km/h,计算在此情况下汽车每百公里油耗为多少升。
【解析】(1).这台发动机在最大功率时1min内发动机做的有用功
W有=74×103W×60s=4.44×106J.。
在1min内转动5200r,吸入汽油和空气的混合气2600次。
1min内发动机消耗汽油的质量为:m= ρV =1.35kg/m3×1.8×10-3 m3×2600 =0.47 kg。
1min内汽油完全燃烧放出的热量W总=0.47kg×4.6×107J/ kg=2.16×107J。
这台发动机在最大功率时的热机效率η=W有/W总×100%=21%
(2).汽车以最高时速175km/h前进100km所用时间:t=s/v=100km/175km/h =34.3min。
汽车每行使100km的耗油质量为:m’= 0.47 kg/min×34.3min=16.1kg 。
汽车每行使100km的耗油体积为 V’= m’/ρ=16.1kg/0.71kg/L=22.7L 。
【点评】此题以汽车发动机“排气量”切入,意在考查功和功率、热机、机械效率及其相关计算和综合运用知识的能力。
(2010全国初中应用物理知识竞赛题)“手拉葫芦”(如图15所示)是一种携带方便、使用简易的手动起重机械,广泛用于工厂、工地、矿山、农业生产等环境,用来完成起吊货物等任务。其中HCB30型“手拉葫芦”的技术数据如下表:
| 型号 | HCB30 | 承载链条股数 | (股) | 2 | |
| 最大承载质量 | (t) | 3 | 链条直径 | (mm) | 8 |
| 一次起升高度 | (mm) | 3 | 手拉轮直径 | (mm) | 150 |
| 测试载荷 | (kN) | 37.5 | 承载轮直径 | (mm) | 50 |
| 最小净空高度 | (mm) | 470 | 净重 | (kg) | 21.7 |
| 最大载荷所需拉力 | (N) | 360 | 毛重 | (kg) | 22.3 |
注:“一次起升高度”是指,成年人在站立状态,用左、右两手交替拉动手拉链条进行正常起重操作的过程中,左手或右手下拉一次(按30cm计),所吊重物上升的高度。
承载轮上所缠的承载链条较粗且两端固定,而手拉轮上所缠的手拉链条较细且构成一个完整的环。工作过程中,手拉链条、承载链条在轮上都不打滑。其缠绕情况如图16示。(取g=10N/kg)
1.根据题目中提供的相关信息,通过计算, 析判断HCB30型“手拉葫芦”的手拉轮与承载轮是否是一个共轴的轮轴?
2.计算该型“手拉葫芦”在满载的情况下正常工作时的机械效率。
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