Question

【题目】某摩托车的四冲程汽油发动机效率为25%，汽缸容积为500ml，活塞面积50cm2 ， 做功冲程时，曲轴转速2400r/min时，燃气对活塞表面的压强为106Pa，该车以此转速在平直的公路上匀速行驶前进15km，用油0.8kg，汽油热值为4.5x107J/kg．求：
（1）做功冲程时，活塞受到燃气的作用力？
（2）汽油发动机的功率是多少kw？
（3）摩托车行驶时受到地面的摩擦力？

Answer 1

【答案】
（1）解：由压 可得：做功冲程时，活塞受到燃气的作用力F=PS=106Pa×50×10﹣4m2=5000N
（2）解：一个做功冲程中活塞的行程 =0.1m；

一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W=Fs=5000N×0.1m=500J；

曲轴每转两圈对外做功一次，所以1min转动2400周，要做功1200次，

1min内总共做功W总=W×1200=500J×1200=6×105J，

汽油机发动机的功率 W=10kW

（3）解：该车在平直的公路上匀速行驶前进时，受到地面的摩擦力与牵引力相等，即f=F；

此时克服摩擦力做的功为有用功W有用=fS．汽油完全燃烧放出的热量为总功Q放=qm，

由η= 可得：摩托车行驶时受到地面的摩擦力f=

【解析】（1）已知燃气的压强，利用F=PS求热机工作时燃气的压力；（2）利用W=Fs求一个冲程做的功；曲轴每转两圈对外做功一次，所以1min转动2400周，要做功1200次，求出1min做的总功，再利用功率公式求柴油机的功率；（3）利用热机效率的计算公式求解摩擦力．
【考点精析】解答此题的关键在于理解压强的大小及其计算的相关知识，掌握压强的计算公式及单位：公式：p =F/s ,p表示压强，F表示压力，S表示受力面积压力的单位是 N，面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡，记作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡单位很小，一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa），以及对功率的计算与测量的理解，了解功率的计算： P = W/tW 表示功，单位是焦（J）. t表示时间 ，单位是秒（s） P表示功率，单位是瓦特（W）1 W= 1 J/s．