内容正文:
第十四章 内能的利用
考点一 汽油机及柴油机(“两转一次功”)
典例1 关于汽油机,下列说法中错误的是( )
A. 有火花塞,没有喷油嘴
B. 吸气冲程只吸入空气
C. 采用点燃式点火方式
D. 常用在小汽车、轻型摩托车上
解析:汽油机有火花塞,没有喷油嘴,柴油机顶部有喷油嘴,故A正确;汽油机吸气冲程中进入汽缸的是汽油和空气的混合物,故B错误;汽油机的点火方式叫点燃式,柴油机的点火方式叫压燃式,故C正确;汽油机常用在小汽车、轻型摩托车上,故D正确。
答案:B
1. (2022·牡丹江海林校级期中)一台单缸四冲程柴油机飞轮的转速是3.6×103r/min,则该柴油机每秒钟( B )
A. 完成60个工作穴环,120个冲程
B. 做功30次,活塞往复60次
C. 完成60个工作穴环,60个冲程
D. 做功1200次,活塞往复1200次
B
2. 2022年4月16日,“神舟十三号”的航天员翟志刚、王亚平、叶光富乘返回舱顺利归来。返回舱在下落过程中的能量转化与下列四个冲程相同的是( A )
A
考点二 热机效率
典例2 (2022·北京东城期末)某汽油机工作时的能量损失情况如下:汽缸散热损失的能量占30%,废气带走的能量占35%,机械摩擦及其他损耗的总能量占10%。已知汽油热值为4.6×107J/kg。下列说法中,正确的是( )
A. 该汽油机的工作效率是25%,工作时汽油燃烧释放能量的75%转化为机械能
B. 若该汽油机消耗2kg汽油,则获得的机械能为2.3×107J
C. 若该汽油机消耗2kg汽油,则损失的能量为3.22×107J
D. 经过不断改进和创新,汽油机的效率可以提高到100%
解析:该汽油机的工作效率是η=1-30%-35%-10%=25%,工作时汽油燃烧释放能量的25%转化为机械能,故A错误;若该汽油机消耗2kg汽油,则产生的热量Q放=mq=2kg×4.6×107J/kg=9.2×107J,由η=×100%得,获得的机械能W有=ηQ放=25%×9.2×107J=2.3×107J,故B正确;若该汽油机消耗2kg汽油,则损失的能量Q损耗=Q放-W有=9.2×107J-2.3×107J=6.9×107J,故C错误;由于热机在工作过程中总有能量损失,所以热机的效率总小于100%,汽油机的效率不可以提高到100%,故D错误。
答案:B
方法归纳
热机能量损失的因素与提高效率的方法
热机在工作过程中造成能量损失的因素:① 燃料很难全部燃烧;② 排出的废气带走能量;③ 热机部件要散热;④ 运转克服机件之间的摩擦要消耗能量。提高热机效率的方法:① 尽量让燃料充分燃烧;② 设法利用废气的能量;③ 减少能量损失;④ 保证良好的润滑。
3. 汽车排气量是指发动机汽缸的工作容积,一般情况下,汽车排气量越大,功率越大,空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比。如表所示为某汽车发动机上铭牌的数据,当汽车以100km/h的速度匀速运动时,根据表中数据求汽车发动机的效率。(结果精确到0.1%)
1min做功次数 排气量 发动机最大功率
2600 1.8L 75kW
汽缸内汽油和空气的混合密度 热 值 空燃比
1.35kg/m3 4.6×107J/kg 14∶1
解:由ρ=得,做一次功消耗燃气的质量m燃气=ρV=1.35kg/m3×1.8×10-3m3=2.43×10-3kg,因为空燃比是14∶1,所以做一次功消耗的汽油质量m汽油=2.43×10-3kg×=1.62×10-4kg,由q=得,1min内汽油完全燃烧释放的热量Q=nm汽油q=1.62×10-4kg×4.6×107J/kg×2600=1.93752×107J,则根据P=可知,发动机所做的有用功W=Pt=75000W×60s=4.5×106J,所以发动机的效率η=×100%=×100%≈23.2%
4. (2022·肇庆端州校级期中)无人驾驶清扫车利用激光雷达、超声波雷达等多种传感器相融合的感知系统和嵌入式车规级处理器来工作,具有自动遇障暂停、自动避障绕障、自动驾驶清扫、自动驾驶喷雾打药与防疫等功能,如图所示为一款远程无人驾驶清扫车,在城郊一段平直的公路上匀速行驶并清扫路面的场景,在该路段匀速行驶1600m,消耗汽油0.2kg。若清扫车此时的质量保持1.15×103kg不变,行驶中受到的阻力为车重的。求:(q汽油=4.6×107J/kg,g取10N/kg)
(1) 0.2kg汽油完全燃烧放出的热量。
(第4题)
解:(1) 0.2kg汽油完全燃烧放出的热量Q放=m汽油q汽油=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J
(2) 在此过程中清扫车牵引力做的功。
解:(2) 清扫车行驶中受到的阻力f=0.01G=0.01m车g=0.01×