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九年级物理解答题一般
题目
发动机是汽车的核心部件,发动机的质量决定了整车的性能和品质.某辆以9292号汽油为燃料的汽车,其发动机的相关数据如表所示.表中空燃比指的是气缸内空气的和燃油的质量比.
反轮转速r/minr/\min36003600汽缸内汽油和空气混合气体的密度1.3kg/m31.3kg/m^{3}
汽缸的工作容积2L2L气油的热值4.6×107J/kg4.6\times 10^{7}J/kg
发动机最大输出功率92kW92kW空燃比12:112:1
(1)(1)汽车以120km/h120km/h的速度匀速运动时发动机的输出功率最大,此时汽车1min1\min内做的有用功是多少?
(2)(2)汽车完成一个工作循环时,汽缸内吸入的汽油和空气混合气体的质量是多少?汽油完全燃烧放出的热量是多少?
(3)(3)当汽车以120km/h120km/h的速度匀速行驶时,发动机的效率是多大?
知识点:热机、内燃机的四个冲程章节:第5章 热与能 / 5.5 热机

答案与解析

答案

(1)发动机的最大输出功率P=92kW=9.2×104WP=92kW=9.2\times 10^{4}W,时间t=1min=60st=1\min =60s
P=WtP=\frac{W}{t}得,汽车1min1\min内做的有用功为:W=Pt=9.2×104W×60s=5.52×106JW_{有}=Pt=9.2\times 10^{4}W\times 60s=5.52\times 10^{6}J
(2)(2)汽缸内汽油和空气混合气体的体积等于汽缸的工作容积,
V=V=2L=2×103mV=V_{容}=2L=2\times 10^{-3}m
ρ=mV\rho =\frac{m}{V}得,汽油和空气混合气体的质量:
m=ρV=1.3kg/m3×2×103m3=2.6×103kgm=\rho V=1.3kg/m^{3}\times 2\times 10^{-3}m^{3}=2.6\times 10^{-3}kg
已知空燃比是12:112:1,则吸入汽油的质量:
m汽油=113m=113×2.6×103kg=2×104kgm_{汽油}=\frac{1}{13}m=\frac{1}{13}\times 2.6\times 10^{-3}kg=2\times 10^{-4}kg
完成一个工作循环时,汽油燃烧释放的热量:
Q=m汽油q=2×104kg×4.6×107J/kg=9.2×103JQ_{放}=m_{汽油}q=2\times 10^{-4}kg\times 4.6\times 10^{7}J/kg=9.2\times 10^{3}J
(3)(3)飞轮的转速是3600r/min3600r/\min,则1min1\min内完成的工作循环数是18001800个,
1min1\min内汽油燃烧释放的热量:
Q\’=1800Q=1800×9.2×103J=1.656×107JQ_{放}\’=1800Q_{放}=1800\times 9.2\times 10^{3}J=1.656\times 10^{7}J
发动机的效率:η=WQ×100%=5.52×106J1.656×107J×100%33.3%\eta =\frac{{W}_{有}}{Q{′}_{放}}\times 100\%=\frac{5.52×1{0}^{6}J}{1.656×1{0}^{7}J}\times 100\%\approx 33.3\%
答:(1)汽车1min1\min内做的有用功是5.52×106J5.52\times 10^{6}J
(2)(2)汽缸内吸入的汽油和空气混合气体的质量是2.6×103kg2.6\times 10^{-3}kg;燃料完全燃烧放出的热量是9.2×103J9.2\times 10^{3}J
(3)(3)发动机的效率是33.3%33.3\%

解析

(1)发动机的最大输出功率P=92kW=9.2×104WP=92kW=9.2\times 10^{4}W,时间t=1min=60st=1\min =60s
P=WtP=\frac{W}{t}得,汽车1min1\min内做的有用功为:W=Pt=9.2×104W×60s=5.52×106JW_{有}=Pt=9.2\times 10^{4}W\times 60s=5.52\times 10^{6}J
(2)(2)汽缸内汽油和空气混合气体的体积等于汽缸的工作容积,
V=V=2L=2×103mV=V_{容}=2L=2\times 10^{-3}m
ρ=mV\rho =\frac{m}{V}得,汽油和空气混合气体的质量:
m=ρV=1.3kg/m3×2×103m3=2.6×103kgm=\rho V=1.3kg/m^{3}\times 2\times 10^{-3}m^{3}=2.6\times 10^{-3}kg
已知空燃比是12:112:1,则吸入汽油的质量:
m汽油=113m=113×2.6×103kg=2×104kgm_{汽油}=\frac{1}{13}m=\frac{1}{13}\times 2.6\times 10^{-3}kg=2\times 10^{-4}kg
完成一个工作循环时,汽油燃烧释放的热量:
Q=m汽油q=2×104kg×4.6×107J/kg=9.2×103JQ_{放}=m_{汽油}q=2\times 10^{-4}kg\times 4.6\times 10^{7}J/kg=9.2\times 10^{3}J
(3)(3)飞轮的转速是3600r/min3600r/\min,则1min1\min内完成的工作循环数是18001800个,
1min1\min内汽油燃烧释放的热量:
Q\’=1800Q=1800×9.2×103J=1.656×107JQ_{放}\’=1800Q_{放}=1800\times 9.2\times 10^{3}J=1.656\times 10^{7}J
发动机的效率:η=WQ×100%=5.52×106J1.656×107J×100%33.3%\eta =\frac{{W}_{有}}{Q{′}_{放}}\times 100\%=\frac{5.52×1{0}^{6}J}{1.656×1{0}^{7}J}\times 100\%\approx 33.3\%
答:(1)汽车1min1\min内做的有用功是5.52×106J5.52\times 10^{6}J
(2)(2)汽缸内吸入的汽油和空气混合气体的质量是2.6×103kg2.6\times 10^{-3}kg;燃料完全燃烧放出的热量是9.2×103J9.2\times 10^{3}J
(3)(3)发动机的效率是33.3%33.3\%

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