热机的计算

热机的计算一、填空题（共9小题）（除非特别说明，请填准确值）1．有一台四缸发动机，其主要技术指标有：排量2.0L、输出功率120kW、转速6000r/min．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：①该发动机在1s内做功J，1s内共有个做功冲程，单缸排量V=L；②在每个做功冲程里，发动机做功W=J．2．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J．（2）该汽车行驶100km消耗的汽油的质量是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N．3．现代生活中最重要的交通运输工具--汽车，与我们的生活走得越来越近了．某单缸汽油发动机气缸的活塞面积是120cm2，做功冲程中活塞移动的距离是30cm，气体的平均压强是5×105Pa．汽油的热值是4.6×107J/kg，每次做功耗油0.2g，气体一次膨胀对活塞做的功是J；若每次做功过程中汽油的90%完全燃烧，每次汽油燃烧放出的热量是J；排气过程中，废气温度，内能．4．汽车应用了许多物理知识：（1）小轿车前方的挡风玻璃是倾斜的，目的是．（2）汽车中一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3600转/分，该汽油机活塞1s对外做功次．（3）有的轿车尾部安装一个“气流偏导器”，它是依据的原理，当轿车高速行驶时，能产生较大的抓地力．（4）为了安全，在同样的道路上，不同车型的限制车速是不同的，大卡车的最大行驶速度应比小轿车（选填“大”或“小”）．5．利用图示装置可以将机械能转化为内能．当挂在滑轮上的两个重物落下时，装满水的容器中的叶片便转动起来，使水的温度升高．假设两边滑轮所挂重物的质量均为m1，重物下落的高度为h，容器内水的质量为m2，水升高的温度为△t，水的比热容为c，这台机器的效率为．（用物理量符号表示）6．现代生活中最重要的交通运输工具--汽车，与我们的生活走得越来越近了．（1）某单缸汽油发动机气缸的活塞面积是120cm2，做功冲程中活塞移动的距离是30cm，气体的平均压强是5×105Pa．汽油的热值是4.6×107J/kg，每次做功耗油0.2g，气体一次膨胀对活塞做的功是J；若每次做功过程中汽油的90%完全燃烧，每次汽油燃烧放出的热量是J；排气过程中，废气温度，内能．（2）汽油的热值4.6×107J/kg含义：（3）汽油机的效率很低，主要原因之一是带走了大量的能量．7．随着经济的发展，汽车已进入了普通百姓的家庭．在挑选汽车时，发动机（汽油机）效率的高低是区分汽车优劣的重要指标之一．有经验的司机可以通过闻尾气的气味做出初步的判断．输出功率相同时，汽油味越淡，汽车发动机效率越，原因是．小汽车的发动机工作时，将机械能转化为内能的是冲程．8．某汽油机的曲轴的转速为1200r/min，活塞的面积为400平方厘米，一个冲程活塞的行程为20cm，燃气对活塞的压强为500000Pa，汽油机的功率是W．9．国庆长假，小明家自驾外出旅游．当汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时受到的阻力是1000N，若汽车以这样的状态行驶90km，用了5L的汽油（汽油的热值q=4.5×107J/L），这段路程中汽车的功率是W，汽车的效率是．二、解答题（共10小题）（选答题，不自动判卷）10．（2005•南通）某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×lO5Pa，飞轮lmin转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min消耗汽油0.01L．汽油的密度ρ=0.8×103kg/m3；汽油的热值为4.6×l07J/kg．求：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；（3）汽油机的功率．（4）该汽油机的效率．解：11．（2014•桂林一模）桂林于2013年底开通高铁．高铁动车运行低能耗，人均百公里能耗仅为3.6度电，相当于飞机的10%．小明对动车组和飞机这两种交通方式进行比较，了解到的相关参数见表．请解答以下问题：（1）飞机人均百公里要消耗多少kg的航空煤油？（航空煤油热值取4.32×107J/kg）（2）小明查阅资料了解到：列车运行的阻力，包括车轮与轨道摩擦的机械阻力和车辆受到的空气阻力．动车以200km/h水平匀速行驶时，空气阻力占总阻力的70%，牵引功率约为1200kW；速度达到500km/h以上后，空气阻力占总阻力的90%；空气阻力和列车运行速度的平方成正比关系，速度提高2倍，空气阻力将增至4倍．近期，我国正在研制的CIT500型动车的试验速度达到了600km/h，请根据材料估算，要以600km/h水平匀速行驶，动车组的牵引功率要达到多大？桂林--北京交通方式动车组飞机型号CRH380BL空客A320动力交流电动机喷气式发动机能源电航空煤油行驶里程2110km1800km运行时间10h32min3h解：12．一台汽油机，活塞面积是Scm2，活塞行程是Lcm，做功冲程燃气产生的平均压强为pPa，若飞轮的转速是nr/min（转/分钟），汽油机的效率为η，汽油的热值qJ/kg．请计算出汽油机在1h内要消耗多少kg的汽油？解：13．（2006•孝感）一种正在研制中的太阳能动力车如图，它上面的太阳能接收板的有效面积为S=8m2，天气晴朗、接收板正对着太阳时，每1m2面积上每1s内接收到的太阳能是1.0×103J．正常运行时：这种车将太阳能转化成机械能的效率可达12%．求：（1）2h内太阳能动力车接收到的太阳能是多少J？（2）正常运行时该车的功率可达多少kW？（3）若该车（含载重）的总质量为160kg，沿水平路面行驶时受到的阻力为总重力的110，则它在水平路面上匀速行驶的速度可达多少m/s？（运算中取g=10N/kg）解：14．（2011•河西区一模）如图所示是四冲程汽油机的剖面图．发动机的每一个工作循环曲轴转动2周．表中所示的是某品牌轿车汽油发动机的部分参数．额定功率100kw额定转速5000r/min排气量1.8L压缩比10：1空燃比14：1无铅汽油93#其中“额定功率”是发动机工作时的最大输出功率．“额定转速”是对应额定功率下发动机曲轴的转速．“排气量”是发动机气缸的工作容积，是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和．“压缩比”即气缸总容积（燃烧室容积与排气量之和）与燃烧室容积的比值．“空燃比”即混合气中空气和汽油的质量比．已知发动机在额定功率时汽油和空气混合物的密度为1.35kg/m3，93#汽油的热值为4.6x107J/kg，1L=10-3m3．（1）汽油机是将______能转化为______能的机器；（2）请你根据提供的数据计算这台发动机以额定功率行驶时：（设在排气冲程中将所有废气排出气缸）①1min内发动机做的有用功；②一个工作循环吸入汽油和空气混合物的体积；③1min吸入汽油的质量；④热机的效率（保留2位有效数字）．解：15．（2013•广西模拟）油电混合动力汽车是新型节能汽车之一．这种汽车启动时内燃机并不工作，由动力蓄电池组通过驱动电机向车轮输送能量；当以高速匀速行驶或动力蓄电池组储存电能过低时，内燃机启动，此时在向车轮输送能量的同时也给动力蓄电池组充电；若车辆需要全力加速时，内燃机和动力蓄电池组同时向车轮输送能量．下表是某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池组的部分参数，其中容量“100Ah”是指：当蓄电池以1A的电流供电时能持续工作100h．若测试人员驾驶该车在平直公路上以90km/h的测试车速匀速行驶0.5h，内燃机消耗燃油3.5kg，蓄电池组的电能增加了最大电能（容量）的10%；从汽车的使用说明书中知道，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示．则该汽车内燃机的效率是多大？（计算结果保留一位小数）（燃油的热值：4.6×107J/kg）工作电压/V300功率/kW30容量/Ah100质量/kg320解：16．（2013•塘沽区二模）天津生产的316型单缸四冲程汽油机的气缸直径为Dmm，活塞冲程长Lmm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为p°，飞轮的转速是Nrevs/min．（1）求这种汽油机满负荷工作时做功的功率（不计摩擦损失）；（2）如果满负荷工作时每分钟消耗M克的汽油，这种汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？（汽油的热值为qJ/kg）解：17．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×l05Pa，求：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力．（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功．（3）若燃气对活塞的平均压强为p，设活塞的面积为S，冲程长为L，如图所示，而V=SL，请推导出一个做功冲程中燃气对活塞做的功W=pV．解：18．晓欣同学看到一些小汽车的尾部都标有“0.8”、“1.6”、“1.8”或“2.0”等字样，他上网查询得知这是汽车发动机“排气量”的数值．所谓排气量就是发动机气缸的工作容积，是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和．一般情况下发动机的“排气量”越大，功率越大．汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程，带动曲轴转动2周．现有一辆小轿车发动机排气量为1.8L，最大功率为74kW，当该发动机以最大功率工作时，曲轴的转速为5200r/min．汽油机工作时的最佳空燃比（即空气和燃油的质量比）为14：1，压缩比是10（即气缸总容积与燃烧室容积的比值），若发动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为1.35kg/m3，汽油的热值为4.6×107J/kg、密度为0.71×103kg/m3．请计算：（1）这台发动机在最大功率时的热机效率．（2）发动机在最大功率时，汽车的最高时速为175km/h，计算在此情况下汽车每百公里油耗为多少升．解：19．近年来，汽车逐步走进了普通百姓的家庭．（1）现在汽车的发动机大多是用汽油作燃料的汽油机．如图所示的汽油机正处在______冲程；（2）由于过度开发和使用加剧了不可再生能源的消耗，现在很多地方正在使用乙醇汽油．乙醇汽油是一种由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的替代能源，其中普通汽油体积占90%，乙醇（即酒精）体积占10%．某型号汽车使用上述乙醇汽油在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为920N，每行驶100km耗油10kg．则10kg乙醇汽油完全燃烧放出的热量是多少焦？（乙醇汽油热值q=4.6×107J/kg）（3）该车此时的效率为多少？（4）请写出使用乙醇汽油的好处是什么？（写出一条即可）解：24．（2007•崇左）由于降水偏少以及火力发电用煤安排不足等原因，全国大多数省份供电不足，频频跳闸停电，影响居民生活及农业生产．某校为了维持正常教学用电，自购了一台发电机，铭牌上的参数如下表．型号200GF额定功率50Hz转速1500r/min额定电流400A额定功率200Kw效率80%请回答下列问题：（1）柴油发电机由柴油机和发电机两部分组合而成，工作时的能量转化是：柴油燃烧______能转变为内能，柴油机______冲程中内能转变为机械能，最后通过发电机转化为电能．（2）发电机的工作原理是（______）A、电流的磁效应；B、电磁感应现象；C、磁场对电流有作用力；D、通电线圈在磁场中转动（3）到了夏天，全校50个教室，各个教室要增开“220V100W”的电风扇4台，学生公寓、教师办公室要增开“220V0.8kW”的空调机40台，多媒体教室、会议室、计算机房要增开“220V2.5kW”空调机8台．若其他设备总功率为80kW并照常运行．①试通过计算说明现有发电机能否满足需要．②柴油发电机对学校的环境会造成哪些影响？（至少两点）解：25．2