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九年级物理解答题一般
题目
18601860年,法国人勒努瓦发明了世界上第一台内燃机,它通过煤气燃烧产生热能和动力,压缩比为11,热效率为4.5%4.5\%,低于当时的蒸汽机水平.19261926年瑞士人布希引入了废气涡轮增压理论、19501950年直喷技术原型开始出现,但汽油机热效率进步缓慢.直到19901990年,电喷系统才给汽油机热效率带来了明显改善.到了20002000年,发动机精确喷油下的热效率才达到30%30\%,后经多年发展大多汽油机的效率多在28%33%28\%-33\%.某款国产165165型单缸四冲程汽油机,该汽油机的汽缸横截面积为40cm240cm^{2},活塞冲程长60mm60mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为1.0×106Pa1.0\times 10^{6}Pa,飞轮的转速是2400r/min2400r/\min.求:
(1)(1)这种汽油机燃气对活塞的平均压力;
(2)(2)这种汽油机满负荷工作时做功的功率(不计摩擦损失);
(3)(3)如果某小型汽车用44个缸的这种汽油机作为动力机(设每个缸提供的功率均相同),若该汽油机的效率为40%40\%,当该汽车在平直公路上以36km/h36km/h的速度匀速行驶54km54km,需消耗汽油多少kg?(kg?(汽油的热值为4.6×107J/kg)4.6\times 10^{7}J/kg)
知识点:热机章节:第5章 热与能 / 5.5 热机

答案与解析

答案

(1)由p=FSp=\frac{F}{S}可得,这种汽油机燃气对活塞的平均压力为:
F=pS=1.0×106Pa×40×104m2=4000NF=pS=1.0\times 10^{6}Pa\times 40\times 10^{-4}m^{2}=4000N
(2)(2)飞轮的转速是2400r/min2400r/\min,做功次数为12×2400\frac{1}{2}\times 2400=1200=1200次,由于活塞长度为s=60mm=6×102ms=60mm=6\times 10^{-2}m
做一次功:
W=Fs=4000N×6×102m=240JW=Fs=4000N\times 6\times 10^{-2}m=240J
1min1\min做的功为W1=240J×1200=288000JW_{1}=240J\times 1200=288000J,这种汽油机满负荷工作时做功的功率为:
P=W1t=288000J1×60s=4800WP=\frac{{W}_{1}}{t}=\frac{288000J}{1×60s}=4800W
(3)(3)汽车通过54km54km的路程,根据公式v=stv=\frac{s}{t}可知,所用的时间:
t=sv=54km36km/h=1.5h=90mint=\frac{s}{v}=\frac{54km}{36km/h}=1.5h=90min
发动机所做的功W=90×4×288000J=1.0368×108JW_{机}=90\times 4\times 288000J=1.0368\times 10^{8}J
则由η=WQη=\frac{W}{Q}得,汽油完全燃烧放出的热量:
Q=Wη=1.0368×108J40%=2.592×108J{Q}_{放}=\frac{{W}_{机}}{η}=\frac{1.0368×1{0}^{8}J}{40\%}=2.592×1{0}^{8}J
Q=mqQ_{放}=mq得,需消耗汽油为:
m=Qq=2.592×108J4.6×107J/kg5.6kgm=\frac{{Q}_{放}}{q}=\frac{2.592×1{0}^{8}J}{4.6×1{0}^{7}J/kg}≈5.6kg
答:(1)这种汽油机燃气对活塞的平均压力为4000N4000N
(2)(2)这种汽油机满负荷工作时做功的功率为4800W4800W
(3)(3)需消耗汽油5.6kg5.6kg

解析

(1)由p=FSp=\frac{F}{S}可得,这种汽油机燃气对活塞的平均压力为:
F=pS=1.0×106Pa×40×104m2=4000NF=pS=1.0\times 10^{6}Pa\times 40\times 10^{-4}m^{2}=4000N
(2)(2)飞轮的转速是2400r/min2400r/\min,做功次数为12×2400\frac{1}{2}\times 2400=1200=1200次,由于活塞长度为s=60mm=6×102ms=60mm=6\times 10^{-2}m
做一次功:
W=Fs=4000N×6×102m=240JW=Fs=4000N\times 6\times 10^{-2}m=240J
1min1\min做的功为W1=240J×1200=288000JW_{1}=240J\times 1200=288000J,这种汽油机满负荷工作时做功的功率为:
P=W1t=288000J1×60s=4800WP=\frac{{W}_{1}}{t}=\frac{288000J}{1×60s}=4800W
(3)(3)汽车通过54km54km的路程,根据公式v=stv=\frac{s}{t}可知,所用的时间:
t=sv=54km36km/h=1.5h=90mint=\frac{s}{v}=\frac{54km}{36km/h}=1.5h=90min
发动机所做的功W=90×4×288000J=1.0368×108JW_{机}=90\times 4\times 288000J=1.0368\times 10^{8}J
则由η=WQη=\frac{W}{Q}得,汽油完全燃烧放出的热量:
Q=Wη=1.0368×108J40%=2.592×108J{Q}_{放}=\frac{{W}_{机}}{η}=\frac{1.0368×1{0}^{8}J}{40\%}=2.592×1{0}^{8}J
Q=mqQ_{放}=mq得,需消耗汽油为:
m=Qq=2.592×108J4.6×107J/kg5.6kgm=\frac{{Q}_{放}}{q}=\frac{2.592×1{0}^{8}J}{4.6×1{0}^{7}J/kg}≈5.6kg
答:(1)这种汽油机燃气对活塞的平均压力为4000N4000N
(2)(2)这种汽油机满负荷工作时做功的功率为4800W4800W
(3)(3)需消耗汽油5.6kg5.6kg

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