Question

（2011?河西區(qū)一模）如圖所示是四沖程汽油機(jī)的剖面圖．發(fā)動(dòng)機(jī)的每一個(gè)工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)2周．表中所示的是某品牌轎車(chē)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的部分參數(shù)．

額定功率	100kw
額定轉(zhuǎn)速	5000r/min
排氣量	1.8L
壓縮比	10：1
空燃比	14：1
無(wú)鉛汽油	93#

其中“額定功率”是發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的最大輸出功率．“額定轉(zhuǎn)速”是對(duì)應(yīng)額定功率下發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速．“排氣量”是發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的工作容積，是指所有氣缸內(nèi)活塞從下止點(diǎn)到達(dá)上止點(diǎn)所掃過(guò)的容積之和．“壓縮比”即氣缸總?cè)莘e（燃燒室容積與排氣量之和）與燃燒室容積的比值．“空燃比”即混合氣中空氣和汽油的質(zhì)量比．
已知發(fā)動(dòng)機(jī)在額定功率時(shí)汽油和空氣混合物的密度為1.35kg/m³，93#汽油的熱值為4.6x10⁷J/kg，1L=10^-3m³．
（1）汽油機(jī)是將

內(nèi)

能轉(zhuǎn)化為

機(jī)械

能的機(jī)器；
（2）請(qǐng)你根據(jù)提供的數(shù)據(jù)計(jì)算這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)以額定功率行駛時(shí)：（設(shè)在排氣沖程中將所有廢氣排出氣缸）
①1min內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)做的有用功；②一個(gè)工作循環(huán)吸入汽油和空氣混合物的體積；③1min吸入汽油的質(zhì)量；④熱機(jī)的效率（保留2位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：（1）汽油機(jī)將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）①根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，由W=Pt計(jì)算出汽油機(jī)的有用功；
②此汽油機(jī)的壓縮比是10：1，可見(jiàn)排出氣缸中的廢氣占?xì)飧左w積的

9

10

，從而可以求出氣缸的容積等于吸入氣缸內(nèi)燃料混合物的體積；
③輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，完成一個(gè)工作循環(huán)，吸氣一次，根據(jù)m=ρV計(jì)算出燃料混合物的質(zhì)量，根據(jù)空燃比計(jì)算出汽油的質(zhì)量，從而可以計(jì)算出1min吸入的汽油量；
④根據(jù)Q放=mq求出1min汽油完全燃燒放出的燃料，由η=

W有用

W總

×100%求出熱機(jī)的效率．

解答：解：（1）汽油機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器；
（2）①W有用=Pt=100×10³W×1×60s=6×10⁶J；
②一個(gè)工作循環(huán)吸入混合物的體積：
由題意知：1.8L=（1-

1

10

）V，則V=1.8L×

10

9

=2L=2×10^-3m³；
③一個(gè)工作循環(huán)吸入混合物的質(zhì)量：
m_混=ρ_混V=1.35kg/m³×2×10^-3m³=2.7×10^-3kg
一個(gè)工作循環(huán)吸入汽油的質(zhì)量
m_油=

1

1+14

m_混=

1

15

×2.7×10^-3kg=0.18×10^-3kg；
汽油機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為5000r/min，1min完成

1

2

×5000=2500個(gè)工作循環(huán)，1min吸入汽油的質(zhì)量：
m_總=2500×0.18×10^-3kg=0.45kg；
④熱機(jī)的效率：
η=

W有用

W總

×100%=

W有用

m總q

×100%=

6×106J

0.45×4.6×107J

×100%≈29%．
故答案為：（1）內(nèi)；機(jī)械；（2）
①1min內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)做的有用功6×10⁶J；
②一個(gè)工作循環(huán)吸入汽油和空氣混合物的體積2×10^-3m³；
③1min吸入汽油的質(zhì)量0.45kg；
④熱機(jī)的效率為29%．

點(diǎn)評(píng)：此題考查了功、功率、機(jī)械效率、密度公式的應(yīng)用及計(jì)算，要學(xué)會(huì)從表格中獲取有用的信息，難度較大．