Question

如圖所示，是某四沖程汽油機(jī)某一沖程的示意圖，活塞的橫截面積是35cm²．在此沖程中，燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓強(qiáng)是1×10⁶Pa，活塞移動(dòng)的距離是60mm，所用時(shí)間是0.015s．試問(wèn)：
（1）該沖程為汽油機(jī)的

 

沖程．
（2）此沖程中，燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力及其功率是多少？
（3）設(shè)做功沖程汽油完全燃燒放出的熱量是840J，則該汽油機(jī)的效率是多少？

Answer 1

分析：（1）根據(jù)該沖程兩個(gè)氣閥開(kāi)閉、活塞運(yùn)動(dòng)情況確定沖程名稱；
（2）已知燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓強(qiáng)和活塞橫截面積，利用F=pS求燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力；先計(jì)算出壓力做的功，再利用功率的公式求壓力做功功率；
（3）求出了壓力做功（有用能量）、做功沖程汽油完全燃燒放出的熱量（總能量）利用效率的公式求該汽油機(jī)的效率．

解答：解：（1）由圖知，兩氣閥關(guān)閉、活塞下移，該沖程為做功沖程；
（2）∵p=

F

S

，
∴燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力：
F=ps=1.0×10⁶Pa×35×10^-4m²=3500N；
壓力做功：
W=Fs=3500N×0.06m=210J，
壓力做功的功率：
P=

W

t

=

210J

0.015s

=1.4×10⁴W；
（3）做功沖程壓力做的功：
W_有用=Fs=3500N×0.06m=210J，
汽油完全燃燒放出的熱量Q=420J，
η=

W

Q

×100%=

210J

840J

×100%=25%．
故答案為：（1）做功；
（2）此沖程中，燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力為3500N、功率是1.4×10⁴W；
（3）該汽油機(jī)的效率是25%．

點(diǎn)評(píng)：本題為力學(xué)綜合題，涉及到的內(nèi)容有壓力、壓強(qiáng)、功、功率、效率等，公式多，要求學(xué)生要熟練的運(yùn)用公式計(jì)算；計(jì)算過(guò)程注意單位換算，1cm²=10^-4m²；1mm=0.001m．