Question

【題目】小明家有一輛轎車(chē)，爸爸在給他講車(chē)的性能時(shí)，總是說(shuō)“2.0的排量”，卻很少說(shuō)“功率”，為此小明特地從網(wǎng)上查到了排量的定義：

活塞從上止點(diǎn)（最高處）移動(dòng)到下止點(diǎn)（最低處）所通過(guò)的“工作容積” 稱為氣缸排量。如果發(fā)動(dòng)機(jī)有若干個(gè)氣缸，所有氣缸“工作

容積” 之和稱為發(fā)動(dòng)機(jī)排量。小明從說(shuō)明書(shū)上查到家中的轎車(chē)采用的是LFX直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，排量（V排）為2.0L;從網(wǎng)上查找到了這種轎車(chē)的輸出功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如圖所示。

(l)設(shè)做功沖程燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓強(qiáng)為P0，發(fā)動(dòng)機(jī)的排量為V排，每個(gè)活塞的受力面積為S，活塞移動(dòng)距離為L(zhǎng)，則V排=4SL（因?yàn)樵撥?chē)有四個(gè)氣缸）。每個(gè)工作循環(huán)中，四個(gè)氣缸燃?xì)鈱?duì)活塞做的總功是單個(gè)氣缸做功的4倍。做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做功一次的時(shí)間為。請(qǐng)推導(dǎo)出：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定（n一定）時(shí)，轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率（P出）與其排量(V排)的關(guān)系式，并說(shuō)明兩者的關(guān)系。

(2)小明又向爸爸詢問(wèn)了一些實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：轎車(chē)行駛的路況較好，平均車(chē)速為100km／h時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2000r／min,平均油耗為9L／100km。參考如圖中的數(shù)據(jù)，分析這輛汽車(chē)在這種狀態(tài)下行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率約為多少？(己知汽油的熱值為4.6×107J／Kg，密度為0.7×103kg／m3)

Answer 1

【答案】⑴轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率（P出）與其排量（V排）成正比。⑵37.3%

【解析】⑴轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率（P出）與其排量（V排）成正比； （2）由發(fā)動(dòng)機(jī)輸出特性曲線可知：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2000r/min時(shí)，其輸出功率約為30kW， 因?yàn)?/span>P=W/t， 所以有用功為W有=Pt=Ps/v =1.08×108 J； 總功為W總=mq=ρVq=0.7×103 kg/m3 ×9×10﹣3 m3 ×4.6×107 J/kg=2.898×108 J； 發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：η=W有/W總=1.08×108 J/2.898×108 J≈37.3%；