Question

【題目】某汽車在平直路面上以75km/h的速度勻速行駛1h的過程中，消耗了5kg汽油，汽油燃燒釋放能量的40%隨廢氣通過熱電轉(zhuǎn)換裝置，如圖所示，汽油熱值近似取q=5×107J/kg，設(shè)汽油在氣缸內(nèi)完全燃燒．

（1）圖示時刻，四沖程汽油機處于 沖程；若該汽油機每分鐘完成7200個沖程，則它每秒鐘完成 個工作循環(huán)

（2）若上述過程中汽油燃燒釋放能量的30%用來驅(qū)動汽車行駛，求汽車所受的阻力f；

（3）研究表明新材料的出現(xiàn)可將熱電轉(zhuǎn)換裝置的效率大幅提高到15%，據(jù)此計算，上述過程中隨廢氣排放的能量通過轉(zhuǎn)換裝置后可獲得多少電能？這些電能可供車內(nèi)總功率為1000W的用電器持續(xù)工作多長時間？

Answer 1

【答案】（1）壓縮；30；（2）汽車所受的阻力f是103N；（3）隨廢氣排放的能量通過轉(zhuǎn)換裝置后可獲得1.5×107J的電能；這些電能可供車內(nèi)總功率為1000W的用電器持續(xù)工作1.5×104s

【解析】

試題分析：（1）由圖可知，進氣門和排氣門都是關(guān)閉的，活塞上行，可以判斷是壓縮沖程；該汽油機每分鐘完成7200個沖程，故每秒完成120個沖程，熱機完成一個工作循環(huán)，要經(jīng)過4個沖程，燃?xì)鈱ν庾龉?次，活塞往返2次，飛輪轉(zhuǎn)動2周，若該汽油機每秒完成120個沖程，則每秒它對外做功30次，完成30個工作循環(huán)，飛輪轉(zhuǎn)動20周；（2）汽油完全燃燒釋放的熱量：Q放=mq汽油=5kg×5×107J/kg=2.5×108J；根據(jù)η=可得有用功：W有=ηW總=30%×2.5×108J=7.5×107J；由v=可得，汽車在平直路面上以75km/h的速度勻速行駛1h的過程中，通過的路程：s=vt=75km/h×1h=75km=75000m，由W=Fs可得，汽車勻速直線行駛，F(xiàn)=f，f=F===103N；（3）汽油燃燒釋放能量的40%，由公式Q′=Qη1=2.5×108J×40%=1×108J，轉(zhuǎn)換的電能：W′=Q′η2=1×108J×15%=1.5×107J；由P=可得，這些電能可供車內(nèi)總功率為1000W的用電器持續(xù)工作的時間：t===1.5×104s。