Question

15．發(fā)動機是汽車的核心部件，發(fā)動機的質(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)動機，其中汽油發(fā)動機提供動力的是內(nèi)燃機的汽缸．某臺以汽油為燃料的汽車，發(fā)動機內(nèi)有四個汽缸，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)動機最大功率	75kW		空燃比	14：1

（1）汽車以100km/h速度勻速運動時發(fā)動機的輸出功率最大，則1min內(nèi)做有用功4.5×10⁶J．
（2）汽車內(nèi)燃機一個工作循環(huán)包括四個沖程，一個汽缸正常工作四個沖程的順序是乙甲丁丙（對甲、乙、丙、丁重新排序），如圖所示的丁沖程給內(nèi)燃機汽車提供動力．
（3）汽車排氣量是指發(fā)動機汽缸的工作容積，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．當汽車以100km/h的速度勻速行駛時，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)動機的效率是22.6%．

Answer 1

分析 （1）由表格數(shù)據(jù)可知，發(fā)動機的最大輸出功率，根據(jù)W=Pt求出1min內(nèi)做有用功；
（2）內(nèi)燃機的四個沖程：吸氣、壓縮、做功、排氣沖程，且活塞向下運動的沖程是做功沖程，內(nèi)燃機給汽車提供動力；壓縮沖程中機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
（3）先求出完成一個工作循環(huán)做的有用功；
根據(jù)m=ρV算出燃氣的質(zhì)量，然后根據(jù)空燃比算出汽油的質(zhì)量；
發(fā)動機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速度勻速運動時，1min中內(nèi)做的有用功：
W=Pt=75000W×60s=4.5×10⁶J；
（2）甲中的兩個氣閥都關(guān)閉，活塞向上運動，所以為壓縮沖程，是第二沖程；
乙中的一個氣閥打開，活塞向下運動，所以為吸氣沖程，是第一沖程；
丙中的一個氣閥打開，活塞向上運動，所以為排氣沖程，是第四沖程；
丁中的兩個氣閥都關(guān)閉，活塞下運動，所以為做功沖程，是第三沖程；
故排序為：乙甲丁丙．其中做功沖程給內(nèi)燃機汽車提供動力．
（3）完成一個工作循環(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，做一次功燃氣的質(zhì)量：
m_燃氣=ρV=1.35kg/m³×1.8×10^-3m³=2.43×10^-3kg，
因為空燃比是14：1，
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)動機的效率：
η=$\frac{W′}{Q}$=$\frac{1769J}{7820J}$×100%≈22.6%．
故答案為：
（1）4.5×10⁶；
（2）乙甲丁丙；��；
（3）1769；2.43×10^-3；7820；22.6%．

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