Question

1．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，现代汽车主要分汽油与柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的汽缸．若某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个汽缸，其相关数据如下表所示． 汽车发动机数据表

1min内完成工作循环	2500次	93#汽油	汽缸内汽油和空气的混合密度	1.5kg/m3
排气量	2L		热值	4×107（J/kg）
发动机最大功率	75（kW）		空燃比	14：1

（1）由图甲可以看出，此时它正处在做功冲程，其能量转化情况与乙（乙/丙）图相同；
（2）汽车以100km/h的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，求1min内做的有用功；
（3）汽车的排气量是指发动机汽缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大．空燃比指汽缸内空气和燃油的质量比．当汽车以100km/h的速度匀速行驶时，根据表中数据求汽车发动机的效率．

Answer 1

分析 （1）汽油机的进气门、排气门均关闭，且活塞向下运动的冲程是做功冲程，内燃机给汽车提供动力；压缩冲程中机械能转化为内能；
（2）由表格数据可知，发动机的最大输出功率，根据W=Pt求出1min内做有用功；
（3）①根据m=ρV算出燃气的质量，然后根据空燃比算出汽油的质量；
②发动机的效率是有用功跟汽油燃烧释放热量的比值．

解答 解：（1）由图甲可知，进气门、排气门均关闭，且活塞向下运动的冲程是做功冲程，内能转化为机械能；
乙图中水蒸气推动试管塞子做功，内能转化为机械能；丙图中向下按压活塞，活塞压缩气体做功，机械能转化为内能；故做功冲程的能量转化形式与乙图相同；
（2）汽车以100km/h速度匀速运动时，1min中内做的有用功：
W=Pt=75000W×60s=4.5×10⁶J；
（3）①根据ρ=$\frac{m}{V}$可得，做一次功燃气的质量：
m_燃气=ρV=1.5kg/m³×2×10^-3m³=3×10^-3kg，
因为空燃比是14：1，
所以做一次功消耗的汽油质量：
m=3×10^-3kg×$\frac{1}{15}$=2×10^-4kg；
②1min内汽油燃烧释放的热量：
Q=m_汽油q=2×10^-4kg×4×10⁷J/kg×2500=2×10⁷J，
发动机的效率：
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{4.5×1{0}^{6}J}{2×1{0}^{7}J}$×100%=22.5%．
故答案为：（1）做功；乙；（2）4.5×10⁶；（3）22.5%．

点评 本题考查了有关热机的计算和应用，涉及到冲程的判断、能量的转化、功的计算、热值的计算、效率的计算，考查面比较广，关键是理解表格中各参数的含义．