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1、第二章　3.熱機效率 一、選擇題 1.關于熱機的效率,下列說法中正確的是(　　) A.熱機做的有用功越多,效率一定越高 B.熱機消耗的燃料越少,效率一定越高 C.熱機做一定的有用功,消耗的燃料越少,效率一定越高 D.熱機做功越快,效率一定越高 2.如圖1所示是汽油機的能量流向圖,對照此圖,下列說法不正確的是 (　　) 圖1 A.廢氣排放的能量所占比例最大,減少該部分能量損失是提高熱機效率的有效手段 B.冷卻水能量的二次利用可以提高能量利用率 C.該汽油機的熱機效率為70% D.該汽油機的熱機效率為30% 3.為了節(jié)約能源,需要提高熱機的效率,下列措施中不能提高熱機

2、效率的是 (　　) A.讓燃料與空氣混合充分,使燃料燃燒得比較完全 B.在設計與制造熱機時要不斷改進與創(chuàng)新,以減少能量的損失 C.盡量減少熱機內部各部件間的摩擦 D.盡量增加熱機的工作時間 二、填空題 4.一臺汽油機的熱機效率為25%,表示的意義是熱機用來做　　　　的那部分能量,在燃料完全燃燒放出的能量中占　　　　。? 5.某汽油機的效率是35%,若在該汽油機內完全燃燒2 kg汽油,則放出　　　　J的熱量,這些熱量通過汽油機的轉化,能對外做的有用功是　　　　J。(汽油的熱值為5×107 J/kg)? 6.一臺汽油機工作時的功率為P,在t時間內用掉汽油的質量為m,如果汽油的熱值是

3、q,則這臺汽油機的效率是　　　　　　　　,這段時間內做的額外功是　　　　　　　　。? 7.汽車在平直公路上勻速行駛9.2 km,消耗燃油1 kg,已知汽車的牽引力是2000 N,則汽車發(fā)動機的效率是　　　　　。(燃油熱值取4.6×107 J/kg)? 8.隨著生活水平的提高,人們越來越重視熱機對環(huán)境的污染問題,熱機對環(huán)境的污染主要有　　　　污染和　　　　污染兩方面。? 三、計算題 9.某家用汽車重為1.5×104 N,以72 km/h的速度勻速直線行駛了0.5 h,消耗了汽油3 kg,期間汽車受到的阻力為車重的0.08。已知汽油的熱值為4.6×107 J/kg。求: (1)汽車通過

4、的路程。 (2)牽引力做功的功率。 (3)汽車發(fā)動機的效率。 10.如圖2所示,某單缸四沖程汽油機的汽缸活塞面積為30 cm2,一個沖程活塞在汽缸中移動的距離是50 mm,滿負荷工作時做功沖程燃氣的平均壓強為9.0×105 Pa,飛輪1 min轉動1800周。當汽油機滿負荷工作時(不計摩擦),若1 min消耗汽油8 g,汽油的熱值為4.6×107 J/kg,求: (1)一個做功沖程中燃氣對活塞做的功。 (2)該汽油機的效率。 圖2 答案 1.C　[解析] 熱機的效率是指用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的熱量之比。當熱機做一定的有用功時,消耗的

5、燃料越少,效率一定越高;當熱機消耗的燃料一定時,做的有用功越多,效率就一定越高,故選項A、B錯誤,選項C正確。熱機做功越快,表示熱機的功率越大,與效率無關,故選項D錯誤。 2.C　[解析] 由圖示知,廢氣帶走了大部分的能量,所以減少該部分的能量損失是提高熱機效率的有效手段,故A正確;冷卻水帶走的熱量僅次于廢氣帶走的熱量,所以冷卻水能量的二次利用可以提高能量利用率,故B正確;該汽油機的熱機效率為η=100%-33%-30%-7%=30%,故C錯誤,D正確。 3.D　[解析] 熱機效率是指熱機用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的熱量之比,所以減少熱量的損失可以提高熱機的效率。使燃料充分燃燒、

6、減少廢氣帶走的熱量、減少熱機部件間的摩擦都可以減少熱量的損失,可以提高效率,故A、B、C正確;增加熱機的工作時間,并不能減少熱量的損失,所以不能提高熱機的效率,故D錯誤。 4.有用功　25% 5.1×108　3.5×107 [解析] 汽油完全燃燒時放出的熱量: Q放=mq=2 kg×5×107 J/kg=1×108 J; 因為η=W有用Q放×100%,所以該汽油機能對外做的有用功為W有用=ηQ放=35%×1×108 J=3.5×107 J。 6.Ptmq×100%　mq-Pt [解析] 在t時間內汽油完全燃燒,能放出的熱量:Q放=mq;汽油機工作對外所做的功為有用功:W有用=Pt

7、;則η=W有用Q放×100%=Ptmq×100%,故W額外=Q放-W有用=mq-Pt。 7.40%　[解析] 汽車牽引力所做的功:W=Fs=2000 N×9.2×103 m=1.84×107 J; 消耗的燃油完全燃燒放出的熱量:Q放=mq=1 kg×4.6×107 J/kg=4.6×107 J; 汽車發(fā)動機的效率:η=WQ放×100%=1.84×107 J4.6×107 J×100%=40%。 8.大氣　噪聲 9.(1)根據(jù)v=st可得,汽車通過的路程: s=vt=72 km/h×0.5 h=36 km=3.6×104 m。 (2)阻力f=0.08G=0.08×1.5×104 N

8、=1200 N, 汽車勻速直線行駛,則牽引力F=f=1200 N, 牽引力做的功: W=Fs=1200 N×3.6×104 m=4.32×107 J; 牽引力做功的功率: P=Wt=4.32×107 J0.5×3600s=2.4×104 W。 (3)汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量: Q=m汽油q汽油=3 kg×4.6×107 J/kg=1.38×108 J, 汽車發(fā)動機的效率為η=WQ×100%=4.32×107 J1.38×108 J×100%≈31.3%。 10.(1)活塞面積S=30 cm2=0.003 m2,由p=FS可得,燃氣對活塞的平均壓力: F=pS=9.0×105 Pa×0.003 m2=2700 N, 活塞移動的距離s=50 mm=0.05 m, 一個做功沖程中燃氣對活塞做的功: W=Fs=2700 N×0.05 m=135 J。 (2)曲軸每轉兩周對外做功一次,所以1 min轉動1800周,要做功900次, 則1 min內所做的功:W總=W×900=135 J×900=1.215×105 J; 1 min消耗的汽油完全燃燒放出的熱量: Q放=mq=0.008 kg×4.6×107 J/kg=3.68×105 J, 汽油機的效率: η=W總Q放×100%=1.215×105 J3.68×105 J×100%≈33%。