Question

13．如圖所示某單缸四沖程汽油機(jī)的汽缸活塞面積為S，一個(gè)沖程中活塞在汽缸中移動(dòng)的距離是L，滿負(fù)荷工作時(shí)做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為P，t時(shí)間內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)N圈、消耗汽油的質(zhì)量為m，根據(jù)所學(xué)知識(shí)可知，曲軸轉(zhuǎn)兩周做一次．已知汽油的熱值為q不考慮大氣壓對(duì)計(jì)算的影響，不計(jì)摩擦損失．（溫馨提示：所求的物理量用題中字母表示 ）求滿負(fù)荷工作時(shí)
（1）這種汽油機(jī)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力．
（2）t時(shí)間內(nèi)汽油機(jī)做的功．
（3）這種汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率．

Answer 1

分析 （1）知道燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)和活塞的面積，可利用公式F=PS計(jì)算出平均壓力的大�。�
（2）知道活塞在氣缸中移動(dòng)的距離，可利用公式W=FS計(jì)算出一個(gè)做功沖程燃?xì)鈱?duì)活塞做的功．
飛輪（曲軸）每轉(zhuǎn)兩圈對(duì)外做功一次，計(jì)算出飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)N周對(duì)外做功的次數(shù)，從而可以計(jì)算出t時(shí)間內(nèi)燃?xì)鈱?duì)活塞做的總功；
（3）由Q=mq求汽油釋放的總能量，
根據(jù)η=$\frac{{W}_{總}}{Q}$×100%求內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率．

解答 解：（1）燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力為：F=pS．
（2）t時(shí)間內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)N圈，飛輪每轉(zhuǎn)兩圈對(duì)外做功一次，
所以飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)N周，要對(duì)外做功$\frac{N}{2}$次，
做一次功W=FL=pSL；
t時(shí)間內(nèi)燃?xì)鈱?duì)活塞做的總功為：W_總=$\frac{N}{2}$×W=$\frac{N}{2}$×FL=$\frac{N}{2}$pSL．
（3）消耗汽油的質(zhì)量為m，已知汽油的熱值為q，則釋放的總能量Q=mq，
汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率η=$\frac{{W}_{總}}{Q}$×100%=$\frac{\frac{N}{2}pSL}{mq}$×100%=$\frac{NpSL}{2mq}$×100%．
答：（1）做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力為pS．
（2）t時(shí)間內(nèi)燃?xì)鈱?duì)活塞做的總功為$\frac{N}{2}$pSL．
（3）汽油機(jī)的效率為$\frac{NpSL}{2mq}$×100%．

點(diǎn)評(píng) 此題考查熱機(jī)中壓力、功、燃料的熱值和能量轉(zhuǎn)化效率的計(jì)算，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，難度較大．