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1、九年級(jí)物理上冊(cè) 第二章 改變世界的熱機(jī) 3.熱機(jī)效率課時(shí)訓(xùn)練 教科版
1. 有經(jīng)驗(yàn)的柴油機(jī)維修師不用任何儀器,只是靠近柴油機(jī)排氣管口觀察和用鼻子聞一下,并將手伸到排氣管口附近感覺一下尾氣的溫度,就能初步判斷這臺(tái)柴油機(jī)的節(jié)能效果.在同樣負(fù)荷的情況下,關(guān)于柴油機(jī)的節(jié)能效果,下列判斷正確的是( ?。?
A.尾氣的溫度越高,柴油機(jī)越節(jié)能
B.尾氣的溫度越低,柴油機(jī)越節(jié)能
C.尾氣的柴油味越濃,柴油機(jī)越節(jié)能
D.尾氣的顏色越黑,柴油機(jī)越節(jié)能
2. ﹙多選﹚熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo),下面關(guān)于熱機(jī)效率的敘述中不正確的是( ?。?
A.在設(shè)計(jì)和制造上不斷改進(jìn)和革新,以減少各種能量損失,就
2、有可能使熱機(jī)的效率達(dá)到100%
B.兩輛型號(hào)相同的小汽車以相同的速度行駛相同的路程,耗油量小的那輛車效率高
C.熱機(jī)如果正確使用、注意保養(yǎng),可提高效率
D.在熱機(jī)的各種損失中,廢氣帶走的能量最少,設(shè)法利用廢氣的能量是提高燃料利用率的重要措施
3. “蝸輪增壓”是目前在各種汽油機(jī)和柴油機(jī)中采用的一項(xiàng)節(jié)能、提高熱機(jī)功率的技術(shù).它是利用熱機(jī)排出的廢氣帶動(dòng)蝸輪旋轉(zhuǎn),先將新鮮空氣壓縮后再送入內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣口.這樣做的好處是 (選填“增加”或“減少”)排出廢氣所帶走的能量, (選填“提高”或“降低”)內(nèi)燃機(jī)的效率。
4. 如圖所示為汽油機(jī)做功沖程的示意圖。若某型號(hào)單缸四沖程
3、汽油機(jī)的活塞直徑為60 mm(面積近似取S=3.0×10-3 m2),活塞沖程長(zhǎng)度為L(zhǎng)=0.06 m,某種工作狀態(tài)下做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為p=1.0×106 Pa,活塞以n=
1380次/min做往復(fù)運(yùn)動(dòng),汽油機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次,對(duì)外做功一次。
(1)汽油機(jī)在此工作狀態(tài)下的功率是多少?
(2)如果此工作狀態(tài)下每分鐘消耗20 g汽油,那么汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少?(q汽油=4.6×107 J/kg,不計(jì)摩擦)
【生活物理】
曉欣同學(xué)看到一些小汽車的尾部都標(biāo)有“0.8”、“1.6”、“1.8”或“2.0”等字樣,他上網(wǎng)查詢得知這是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)“排氣量”的數(shù)值。所謂排氣量就
4、是發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的工作容積,是指所有氣缸內(nèi)活塞從下止點(diǎn)到達(dá)上止點(diǎn)所掃過(guò)的容積之和。一般情況下發(fā)動(dòng)機(jī)的“排氣量”越大,功率越大。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)每一個(gè)工作循環(huán)要經(jīng)歷四個(gè)沖程,帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周。
【拓展延伸】
現(xiàn)有一輛小轎車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣量為1.8 L,最大功率為74 kW,當(dāng)該發(fā)動(dòng)機(jī)以最大功率工作時(shí),曲軸的轉(zhuǎn)速為5200 r/min。汽油機(jī)工作時(shí)的最佳空燃比(即空氣和燃油的質(zhì)量比)為14:1,壓縮比是10(即氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值)。已知發(fā)動(dòng)機(jī)在最大功率時(shí)汽油和空氣的混合密度為1.35 kg/m3,汽油的熱值為4.6×107 J/kg,密度為0.71×103 kg/m3。請(qǐng)計(jì)算:
(1)這
5、臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在最大功率時(shí)的熱機(jī)效率。
(2)發(fā)動(dòng)機(jī)在最大功率時(shí),汽車的最高時(shí)速為175 km/h,計(jì)算在此情況下汽車每百公里油耗為多少升。
參考答案
B
思維點(diǎn)睛:燃燒相同的燃料,有效利用的能量越多,效率越高。
解析:尾氣的溫度高,說(shuō)明散失的熱量多,柴油機(jī)的效率低,反之,柴油機(jī)的效率高,即節(jié)能。尾氣的柴油味濃、顏色黑都說(shuō)明柴油沒有充分燃燒,浪費(fèi)了燃料,這樣柴油機(jī)的效率
就低。
AD
思維點(diǎn)睛:A、C、D可利用熱機(jī)效率來(lái)分析,熱機(jī)效率是有效利用的能量與燃料完全燃燒放出的總能量之比,熱機(jī)工作過(guò)程中存在的各種形式的能量損失有:熱機(jī)排出廢氣損失能量,克服摩擦做功損失能量,機(jī)械吸收能
6、量等。
解析:熱機(jī)效率是有效利用的能量與燃料完全燃燒放出的總能量之比,熱機(jī)工作過(guò)程中存在各種形式的能量損失,故熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%,A符合題意。以相同的速度行駛相同的路程,由公式t=s/v可知,其時(shí)間相等;型號(hào)相同,故功率相同,由公式W=Pt可知,所做的有用功相同,從而可知,耗油量小的那輛車效率高,B不符合題意。熱機(jī)如果正確使用、注意保養(yǎng),可以減小能量的損耗,故可提高效率,C不符合題意。在各種熱量損失中,廢氣的溫度很高,帶走的熱量最多,設(shè)法利用廢氣的能量是提高燃料利用率的重要措施。D符合題意。
減小 提高
解析:在熱機(jī)的能量損失中,廢氣帶走了大部分的熱量,“蝸輪增壓”利用熱機(jī)排
7、出的廢氣帶動(dòng)蝸輪旋轉(zhuǎn),充分利用了廢氣帶走的熱量,提高了熱機(jī)的效率。
4. 解:(1)推力:F=pS,一次做功:W=FL=pSL=1.0×106 Pa×3.0×10-3 m2×0.06 m=180 J,
功率:P=n=×1380×=2070 W;
【拓展延伸】
(2)汽車以最高時(shí)速175 km/h前進(jìn)100 km所用時(shí)間:t=s/v=100 km/(175 km/h)=(4/7)h≈34.3 min,
汽車每行駛100 km的耗油質(zhì)量:m’=0.42 km/min×34.3 min≈14.4 kg,
汽車每行駛100 km的耗油體積:V’= m’/ρ=14.4 kg/(0.71 kg/L)≈20.3 L。