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 (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=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=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/W×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。


练习册系列答案
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李东和王芳在海边沙滩上游玩时发现,游客们走路时在沙地上留下的脚印有深有浅。(1)王芳发现,女孩子穿高跟鞋站立时留下的脚印比赤脚站立时的脚印深得多,这一事实表明,脚印印痕的深浅与__________有关。

李东观察发现小孩的脚印一般较浅,成人的脚印一般较深。他猜想脚印的深浅可能与人的重力有关,重力越大,脚印越深。那么,印痕的深浅是否与施压物体的重力直接相关呢?他们想通过实验来研究这个问题。于是两人就地取材,按以下步骤进行操作:

①在地面铺上一层足够厚的松软细沙,把一长方体砖块轻轻放置在沙面上,稳定后,移开砖块;

②用沙子堆成一个倾角较小的斜坡,将砖块轻轻放置在沙子上,稳定后,移开砖块;

③用沙子堆成一个倾角较大的斜坡,将砖块轻轻放置在沙子上,稳定后,移开砖块。

上述实验过程中,下列哪种测量工具是必不可少的?(    )

A.天平      B.弹簧测力计     C.刻度尺      D.量角器

三次实验的现象分别如图甲所示:

从实验结果可知,李东的猜想是不科学的,影响印痕深浅的另一个物理量不是施压物体的重力而是___ ______。

(2)李东和王芳通过对实验现象的进一步分析,发现重力一定的物体,放在倾角不同的      斜面上,斜面越陡,斜面受到的___ _____越小。

若用弹簧测力计如图乙所示将一重物沿斜面向上匀速拉动,设此时测力计读数为F1,小车受到的摩擦力为f1;增大倾角后,仍然沿斜面向上匀速拉动该重物,拉力为F2,摩擦力为f2.那么F1           f1 (大于/等于/小于);f1         f2(大于/等于/小于)。

 

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