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有关热机的计算（详细解析+考点分析+名师点评）

上传时间: 2014-08-30

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答案与评分标准

一、选择题（共1小题）

1、如图，为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（　　）

21cnjy

A、η=×100% B、η=×100%

C、η=×100% D、η=×100%

考点：有关热机的计算。

专题：应用题；信息给予题。21*cnjy*com

解答：解：由能流图可知：

燃料完全燃烧放出的热量为E，有用机械能即有用功为E2，

所以内燃机的效率可表示为η=×100%=×100%21*cnjy*com

故选B．

点评：本题是信息给予题，考查了热机效率概念的理解和应用，是一道基础题．

二、填空题（共6小题）

2、某型号单缸四冲程汽油机的活塞直径为60mm（面积近似取S=3.0×10﹣3﹣m2），活塞冲程长度为L=0.06m，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p=1.0×106pa，活塞以n=1380次/分钟作往复运动，汽油机往复运动两次，对外做功一次．汽油机在此工作状态下的功率是　2070　w，如果此工作状态下每分钟消耗20g汽油，那么汽油机把内能转化为机械能的效率是　13.5%　（q汽=4.6×107J/kg、不计摩擦）．

考点：功率的计算；能量利用效率；热量的计算；热机的效率；有关热机的计算。

专题：计算题；学科综合题。

分析：（1）要求汽油机的功率，用汽油机一分钟做的功除以时间，活塞一分钟往复运动1380次，活塞往复运动两次，对外做功一次，求出一分钟对外做功的次数．

活塞做功一次可以做多少功呢？活塞是靠高温高压的燃气做功的，功就等于燃气对活塞的压力和活塞冲程长度的乘积，求出做功一次所做的功乘以次数，就是一分钟做的功，再除以时间就是功率．

（2）求出燃料燃烧时得到的内能，用Q放=mq得出，再求出每分钟转化的机械能即一分钟做的功，用机械能除以内能得出效率．

点评：此题是一道学科综合题，考查了功、功率、效率的计算，但我们只要认真分析，一步一步来就一定可以得出正确的结果．

3、转速为1800 r/min的四冲程内燃机，每秒钟经过　60　个冲程，做功　15　次．若该内燃机功率是9000W，则一次做功为　600　J．

考点：内燃机的四个冲程；有关热机的计算。

分析：解决此题要知道在四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次；

求解功的大小可用功的计算公式W=Pt进行求解．

解答：解：已知转速为1800 r/min=30r/s，

所以内燃机每秒钟经过60个冲程，做功15次；

做一次功需要时间t=s，

由公式W=Pt=9000W×s=600J；21cnjy

点评：解决此类题目要结合内燃机的四个冲程工作特点和功的计算公式进行分析解答．

4、如图所示，汽油机正处于　做功　冲程，这个冲程是将　内　能转化为　机械　能．它完全燃烧mKg的汽油时，放出8×108J的热量，要损失4.8×108J的能量，该汽油机的效率是　40%　．

考点：内燃机的四个冲程；有关热机的计算。

分析：本题应抓住汽油机的一个工作循环由如图所示的四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．做功冲程：气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大；热机效率的计算．

5、汽油机工作时，将内能转化为机械能的过程是　做功　冲程，一台柴油机的转速为2400R/min，则在1s内柴油机对外做功　20　次．某机械的铭牌上标记500W，则500W的物理意义是　机械1s内做功500J　．

考点：内燃机的四个冲程；功率的概念；有关热机的计算。

专题：应用题。

分析：（1）汽油机工作时，只有做功冲程燃气对外做功，将内能转化为机械能；

（2）四冲程内燃机工作时，活塞在气缸中往复运动两次，完成一个工作循环，做一次功，共计四个冲程．由每分钟的转速求得每秒钟的做功的次数．

（3）功率的物理意义是表示物体做功快慢的物理量．

解答：解：（1）在做功冲程中，燃气对外做功，将内能转化为机械能；

（2）柴油机的转速为2400R/min，则1秒内转了40圈，做了20次功；

（3）某机械500W的物理意义是该机械每秒对外做功500J．

故答案为：做功；20次；机械在1s内做功500J．

点评：解此题时易犯的错误是：把转数和冲程的比例弄错，或者把做功次数和转数的比例弄错，只要牢记它们之间的倍数关系问题不难解决．

6、如图所示，是汽油机的　吸气　冲程，有一台汽油机在一个工作循环中消耗了10g的汽油（热值为4.6×107J/kg），若其效率是30%，则一个工作循环中输出的有用机械能为　1.38×105　J．

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考点：内燃机的四个冲程；热机的效率；有关热机的计算。

专题：计算题；应用题。21cnjy

分析：在判断汽油机的四个冲程时，要观察汽油机的气门、活塞运动方向，再做判断；热机的效率体现了燃料燃烧产生的热量的利用率问题；先运用热值的概念得出热量的多少，再运用热机的效率可求出机械能的多少．

（2）汽油燃烧放出的热量：Q放=mq=0.01kg×4.6×107J/kg=4.6×105J；

输出的机械能为：E=ηQ放=30%×4.6×105J=1.38×105J；

故答案为：吸气；1.38×105J．

点评：此题考查了汽油机的四个冲程的工作状况，结合图中汽油机的各部件的工作特征，可得出图是吸气冲程；利用燃料热值的计算、再结合对热机效率的理解，可求出机械能的大小．

7、随着人们生活水平的提高．轿车已逐步进入我国普通百姓家中．已知某国产骄车每行驶100km消耗8L汽油（1L=10﹣3m3），汽油的密度为0.71×103kg/m3、热值为4.6×l07J/kg．则

（1）10kg汽油完全燃烧时所产生的热量是　4.6×l08　J．

（2）该汽车行驶100km消耗的汽油的质量是　5.68　kg．

（3）当该汽车以50kW的功率在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶时，它所受到的阻力等于　2500　N．

（4）该汽车发动机的效率是　95.7　%．

考点：有关热机的计算；功率计算公式的应用。

专题：应用题。

分析：根据公式Q=mq=10Kg×4.6×l07J/kg=4.6×l08J；行驶100Km消耗8L汽油，m=ρv=0.71×103kg/m3×8×10﹣3m3=5.68Kg；汽车匀速行驶，阻力和牵引力大小相等，根据P=FV，所以f=F===2500N；按行驶100Kmg来算，消耗5.68Kg汽油，所用的时间t====5000s，热机效率η====95.7%

点评：此题考查热机的相关计算，必须对常用的几个公式熟练掌握，计算时要做到对应和单位统一，此题中第四问，取行驶100km来计算，消耗的汽油为8L，速度为72km/h．

三、解答题（共3小题）

8、今年“五?一”期间，小丽一家五口自驾车外出旅游．她想知道她们全家上车后，车子对地面的压强大约是多少．她查阅随车资料知道该车自重1200 kg，她们家人均体重60 kg，她在车库地面取得如图11的印迹，估测出每个轮胎与地面的接触面积是200cm2．

（1）若不计行李重量，小丽全家坐上车后车子对地面的压强约是多少Pa？大约相当于多少个标准大气压（atm）？（g取10N/kg）

（2）汽车正常正常行驶时汽油机功率为36kw，转速表显示飞轮lmin转动2400周，求：汽油机每个做功冲程做了多少功？

考点：压强的大小及其计算；有关热机的计算。21cnjy

专题：计算题。

分析：（1）求出人和车的总重，可以得出对地面的压力，知道每个轮胎与地面的接触面积，求出地面的受力面积，再利用压强公式求小丽全家坐上车后车子对地面的压强，而1atm=1.01×105Pa，可求大约相当于多少个标准大气压；

（2）由题知，飞轮1min转动2400周，可得飞轮每s转40周，而每两周一个工作循环（做功一次），所以可得发动机每s做功20次；21*cnjy*com

又知道汽车正常行驶时汽油机的功率，可以知道每s做功多少，从而可求每个做功冲程做了多少功．

（2）汽油机每个做功冲程做了1800J的功．

点评：本题第一问，关键是知道对地面的压力等于人车总重和受力面积的确定；第二问要知道汽油机完成一个工作循环，经过四个冲程，活塞往返两次，飞轮转动两周．

9、一汽油机在工作时的能流图如图所示．根据图中的数据计算该汽油机的效率．

考点：有关热机的计算；热机的效率。

专题：计算题；信息给予题。

分析：热机转变为有用功的能量和燃料完全燃烧所释放的能量的比值叫热机效率．在能流图中，有用机械能为热机转变为有用功的能量，求出燃料完全燃烧所释放的能量，利用效率公式求该汽油机的效率．

解答：解：由图可知，汽油机转变为有用功的能量：

W有用=300J，

燃料完全燃烧所释放的能量：

W总=400J+300J+250J+250J=1200J，

η===25%．21cnjy

答：该汽油机的效率为25%．

点评：本题考查了热机效率的计算，能从能流图上得出相关信息是本题的关键．

10、如图为一台四缸发动机，其主要技术指标如右表所示．其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）．转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数．则下列计算不正确的是　D　；

A．该发动机在1 s内做功1.2×105J

B．单缸排量V为0.5 L

C．在每个做功冲程里，发动机做功600 J

D．在做功冲程里，燃气对活塞的压强为1.2×105Pa

排量

2.0L

输出功率

120Kw

转速

6000r/min

C、转速为6000r/min，所以每秒转100圈，四缸每转2圈对外做功4次，每转1圈做功2次，所以1秒做功200次，每次做功==600J；

D、P===1.2×106Pa，错误．

故选D．

点评：此题考查公式的理解和热机的工作原理，其中要做一些变化，转化时要根据已知条件来对公式进行转化．其中四缸难度太大．

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