Question

17．如图所示，甲图中向盒内滴入 数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后揿 动电火花发生器的按钮，看到盒盖 飞出去了．在此过程中，酒精燃烧后的燃气的内能转化为塞子的机械能．图丙中（选填“乙”或“丙”）汽油机的工作过程与这一实验过程中能量的转化是一致的，而另一幅图所示的工作过程叫压缩冲程．若某四冲程汽油机在工作时转速为3600r/min，则每秒有30个做功冲程．若该汽油机的效率为30%，完全燃烧10kg的汽油放出的热量可以对外做功1.38×10⁸  J（汽油的热值为4.6×10⁷J/kg）．

Answer 1

分析 解决此题要掌握：
（1）内燃机的工作原理是气体的内能转化为机械能，对外做功；
（2）根据曲轴的转动方向判断活塞的运行方向，再根据气门的关闭情况就可以确定是哪一个冲程；
（3）根据每一个工作循环中，飞轮转动两圈，可利用已知条件算出每秒种对外做功的次数．
（4）根据质量和热值计算完全燃烧燃料放出的热量；还知道汽油机的效率；可求做的有用功．

解答 解：
（1）电火花打火时，酒精气体燃烧膨胀做功，最后内能转化为盒盖的机械能，可以看到盒盖飞出；
（2）图丙中的气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，且上端的火花塞发出电火花，是做功冲程，在这一过程中，内能是转化为机械能的，与甲图原理一致；
图乙中的气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，此时机械能转化为内能；
（3）因为汽油机在一个工作循环中，飞轮转动两圈，对外做功一次，故可得出$\frac{3600r/min}{60s}$=60r/s，故每秒的冲程数是：60×2=120个；每秒做功的次数为$\frac{60}{2}$=30（次）．
（4）汽油完全燃烧时放出的热量：
Q_放=mq=10kg×4.6×10⁷J/kg=4.6×10⁸J；
因为η=$\frac{{W}_{有用}}{Q}$
所以该汽油机转化的能对外做有用功：
W_有用=ηQ=30%×4.6×10⁸J=1.38×10⁸J．
故答案为：内；机械；内；丙；压缩；30；1.38×10⁸．

点评 本题考查使用热机有用功的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是明白内燃机一个工作循环，经历四个冲程，燃气对外做功一次，活塞往返两次，曲轴转动两周．