Question

15．發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的核心部件，發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量決定了整車的性能與品質(zhì)，現(xiàn)在汽車主要分汽油與柴油兩類發(fā)動(dòng)機(jī)，其中汽油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的是內(nèi)燃機(jī)的汽缸．某臺(tái)以汽油為燃料的汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)有四個(gè)汽缸，其相關(guān)數(shù)據(jù)如表所示．

1min內(nèi)完成的工作循環(huán)	2600次	93° 汽油	汽缸內(nèi)汽油和空氣的混合密度	1.35kg/m3
排氣量	1.8L		熱值	4.6×103J/kg
發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率	75kW		空燃比	14：1

（1）汽車以100km/h速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率最大，則1min內(nèi)做有用功4.5×10⁶J．
（2）汽車內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)包括四個(gè)沖程，一個(gè)汽缸正常工作四個(gè)沖程的順序是乙甲丁丙（對(duì)甲、乙、丙、丁重新排序），如圖所示的丁沖程給內(nèi)燃機(jī)汽車提供動(dòng)力．
（3）汽車排氣量是指發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的工作容積，汽車排氣量越大，功率越大．空燃比是指汽缸內(nèi)空氣和燃料的質(zhì)量比．當(dāng)汽車以100km/h的速度勻速行駛時(shí)，完成一次工作循環(huán)做的有用功是1769J；汽缸內(nèi)汽油的質(zhì)量是2.43×10^-3kg，完成一次工作循環(huán)汽油產(chǎn)生的熱量是7820J，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是22.6%．

Answer 1

分析 （1）由表格數(shù)據(jù)可知，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出功率，根據(jù)W=Pt求出1min內(nèi)做有用功；
（2）內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程：吸氣、壓縮、做功、排氣沖程，且活塞向下運(yùn)動(dòng)的沖程是做功沖程，內(nèi)燃機(jī)給汽車提供動(dòng)力；壓縮沖程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
（3）先求出完成一個(gè)工作循環(huán)做的有用功；
根據(jù)m=ρV算出燃?xì)獾馁|(zhì)量，然后根據(jù)空燃比算出汽油的質(zhì)量；
發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是有用功跟汽油燃燒釋放熱量的比值．

解答 解：
（1）汽車以100km/h速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，1min中內(nèi)做的有用功：
W=Pt=75000W×60s=4.5×10⁶J；
（2）甲中的兩個(gè)氣閥都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，所以為壓縮沖程，是第二沖程；
乙中的一個(gè)氣閥打開，活塞向下運(yùn)動(dòng)，所以為吸氣沖程，是第一沖程；
丙中的一個(gè)氣閥打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，所以為排氣沖程，是第四沖程；
丁中的兩個(gè)氣閥都關(guān)閉，活塞下運(yùn)動(dòng)，所以為做功沖程，是第三沖程；
故排序?yàn)椋阂壹锥”�．其中做功沖程給內(nèi)燃機(jī)汽車提供動(dòng)力．
（3）完成一個(gè)工作循環(huán)做的有用功：
W′=$\frac{4.6×1{0}^{6}J}{2600}$≈1769J；
根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得，做一次功燃?xì)獾馁|(zhì)量：
m_{燃?xì)?/SUB>=ρV=1.35kg/m³×1.8×10^-3m³=2.43×10^-3kg，
因?yàn)榭杖急仁?4：1，
所以做一次功消耗的汽油質(zhì)量：
m=2.43×10^-3kg×$\frac{1}{14}$≈1.7×10^-4kg；
完成一次工作循環(huán)汽油產(chǎn)生的熱量：
Q=m汽油q=1.7×10^-4kg×4.6×10⁷J/kg=7820J，
發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：
η=$\frac{W′}{Q}$=$\frac{1769J}{7820J}$×100%≈22.6%．
故答案為：
（1）4.5×10⁶；
（2）乙甲丁丙；丁；
（3）1769；2.43×10^-3；7820；22.6%．}

點(diǎn)評(píng) 本題考查速度、功率、效率的計(jì)算，考查面比較廣，關(guān)鍵是公式及其變形的應(yīng)用，最容易出錯(cuò)的是物理量的單位和單位的換算．