Question

下表是某品牌小汽車的有關(guān)參數(shù)．

汽油機(jī)的最大功率	40kW
每100km經(jīng)濟(jì)油耗	10L
汽油的熱值	4.6×107J/kg

（1）該車中單缸四沖程汽油機(jī)的一個工作循環(huán)由四個沖程組成，如圖所示是表示汽油機(jī)的________沖程．為了降低缸體的溫度，汽缸外有一個水箱，使汽缸被水包圍著，這是通過________的方式來減小汽缸內(nèi)能的，用水來包圍汽缸是因為水的________較大．若汽油機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速為3600r/min，則該汽油機(jī)活塞1s對外做功________次．
（2）若小汽車在平直公路上以最大功率勻速行駛，速度為90km/h，則小汽車在行駛過程中受到的阻力是多大？
（3）若汽油機(jī)的效率為30%，則汽車消耗5kg的汽油轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能是多少？

Answer 1

解：（1）①圖中火花塞正在噴出電火花，所以是內(nèi)燃機(jī)的做功沖程，在做功沖程中的能量轉(zhuǎn)化是內(nèi)燃機(jī)的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
②為了避免汽油機(jī)在工作時溫度升得太高，在設(shè)計制造時，汽缸外有一個水套，讓汽缸被水包圍著，即通過水吸收熱量而使得氣缸溫度降低，這是通過熱傳遞的方式改變內(nèi)能的；
③選擇用水作為冷卻劑，源于水的比熱容最大，即相同質(zhì)量的水和其他的液體相比較時，若都是升高1℃時，水吸收的熱量最多，故用水冷卻效果最好；
④汽油機(jī)完成1個工作循環(huán)，飛輪轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)，對外做功1次，若飛輪的轉(zhuǎn)速為3600r/min=60r/s，即每秒完成30個工作循環(huán)，對外做功30次．
（2）小汽車受到的阻力：
f=F===2×10³N．
（3）5kg汽油完全燃燒放出的熱量：Q_放=mq=5kg×4.6×10⁷J/kg=2.3×10⁸J，
轉(zhuǎn)化的機(jī)械能：Q=ηQ_放=30%×2.3×10⁸J=6.9×10⁷J．
答：（1）做功；熱傳遞；比熱容；30．
（2）小汽車在行駛過程中受到的阻力是2×10³N．
（3）若汽油機(jī)的效率為30%，則汽車消耗5kg的汽油轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能是6.9×10⁷J．
分析：（1）①當(dāng)汽油機(jī)火花塞正在噴出電火花時是做功沖程，這是做功沖程的特點；
②改變內(nèi)能有兩種方式：即做功和熱傳遞；
③在自然界中水的比熱容最大，這也是我們選用水作為作取暖或冷卻物體的物質(zhì)的根本原因；
④汽油機(jī)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．
（2）已知汽車的最大功率和行駛的速度，汽車勻速行駛，牽引力等于阻力，根據(jù)公式P=Fv可求牽引力．
（3）先根據(jù)Q=mq求出5kg汽油完全燃燒放出的熱量，再根據(jù)汽油機(jī)的效率即可求出轉(zhuǎn)化的機(jī)械能．
點評：本題考查內(nèi)燃機(jī)工作時的四個沖程、改變內(nèi)能的兩種方式、用水的比熱容最大這一特性來解釋現(xiàn)實問題；以及功率、熱量的計算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用．