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2019-2020年九年級(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)單缸四沖程汽油機(jī)的活塞直徑為60 mm（面積近似取S=3.010-3 m2），活塞沖程長度為L=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=1.0106 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=4.6107 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4.6107 J/kg，密度為0.71103 kg/m3。請(qǐng)計(jì)算： （1）這臺(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=1.0106 Pa3.010-3 m20.06 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/min34.3 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。