Question

17．如圖所示，甲圖中向盒內滴入 數(shù)滴酒精，再將盒蓋蓋緊，然后撳 動電火花發(fā)生器的按鈕，看到盒蓋 飛出去了．在此過程中，酒精燃燒后的燃氣的內能轉化為塞子的機械能．圖丙中（選填“乙”或“丙”）汽油機的工作過程與這一實驗過程中能量的轉化是一致的，而另一幅圖所示的工作過程叫壓縮沖程．若某四沖程汽油機在工作時轉速為3600r/min，則每秒有30個做功沖程．若該汽油機的效率為30%，完全燃燒10kg的汽油放出的熱量可以對外做功1.38×10⁸  J（汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg）．

Answer 1

分析 解決此題要掌握：
（1）內燃機的工作原理是氣體的內能轉化為機械能，對外做功；
（2）根據(jù)曲軸的轉動方向判斷活塞的運行方向，再根據(jù)氣門的關閉情況就可以確定是哪一個沖程；
（3）根據(jù)每一個工作循環(huán)中，飛輪轉動兩圈，可利用已知條件算出每秒種對外做功的次數(shù)．
（4）根據(jù)質量和熱值計算完全燃燒燃料放出的熱量；還知道汽油機的效率；可求做的有用功．

解答 解：
（1）電火花打火時，酒精氣體燃燒膨脹做功，最后內能轉化為盒蓋的機械能，可以看到盒蓋飛出；
（2）圖丙中的氣門都關閉，活塞向下運行，氣缸容積增大，且上端的火花塞發(fā)出電火花，是做功沖程，在這一過程中，內能是轉化為機械能的，與甲圖原理一致；
圖乙中的氣門都關閉，活塞向上運行，氣缸容積減小，是壓縮沖程，此時機械能轉化為內能；
（3）因為汽油機在一個工作循環(huán)中，飛輪轉動兩圈，對外做功一次，故可得出$\frac{3600r/min}{60s}$=60r/s，故每秒的沖程數(shù)是：60×2=120個；每秒做功的次數(shù)為$\frac{60}{2}$=30（次）．
（4）汽油完全燃燒時放出的熱量：
Q_放=mq=10kg×4.6×10⁷J/kg=4.6×10⁸J；
因為η=$\frac{{W}_{有用}}{Q}$
所以該汽油機轉化的能對外做有用功：
W_有用=ηQ=30%×4.6×10⁸J=1.38×10⁸J．
故答案為：內；機械；內；丙；壓縮；30；1.38×10⁸．

點評 本題考查使用熱機有用功的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，難點是明白內燃機一個工作循環(huán)，經(jīng)歷四個沖程，燃氣對外做功一次，活塞往返兩次，曲軸轉動兩周．