Question

3．（1）某一台单缸四冲程汽油机的转速是1800转/分，若做功冲程一次做功1500J，则这台汽油机的功率是22.5kW，若某次工作1min消耗汽油的质量是0.1kg，这台汽油机的效率大约是29.3%．（汽油的热值是4.6×10⁷J/kg）
（2）如图所示，小宇从公园的滑梯上滑下，在滑下的过程中，人与滑梯接触的部位感到烫，这说明做功可以改变物体的内能，实质是能量发生了转化．如图所示为一种人们设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动又带动抽水机从低处将水抽到高处，从而循环工作，这种永动机不能够（选填“能够”或“不能够”）永远工作下去．

Answer 1

分析 （1）①热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，根据这个比例关系可以求出活塞所做的功，然后利用P=$\frac{W}{t}$求出功率；
②根据Q=mq求出汽油完全燃烧放出的热量，汽油机做的总功就等于0.1kg汽油完全燃烧放出的热量，再根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$计算汽油机的效率．
（2）①改变物体内能的两种方法：做功和热传递．对物体做功（克服摩擦力做功、压缩气体做功等），将机械能转化为物体的内能，使物体的内能增加、温度升高；
②在能量转化的过程中，总会有一部分能量以热的形式向四周扩散，成为无用的能量，所以抽水机的机械能会逐渐减小．

解答 解：
（1）①汽油机飞轮转速是1800r/min，每分钟飞轮转动1800圈，完成900个工作循环，对外做功900次．
做功冲程工作时，推动活塞一次做功1500J，
1min做功W=1500J×900=1.35×10⁶J，
这台汽油机的功率为：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.35×1{0}^{6}J}{60s}$=2.25×10⁴W=22.5kW．
②汽油机做的总功就等于汽油完全燃烧时放出的热量：W_总=Q_放=mq=0.1kg×4.6×10⁷J/kg=4.6×10⁶J；
故汽油机的效率为：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{1.35×1{0}^{6}J}{4.6×1{0}^{6}J}$×100%≈29.3%．
（2）①小宇在下滑过程中克服摩擦做功，机械能转化为内能，所以臀部有灼热的感觉，这是通过做功的方式改变了他的内能，此过程的实质是能量转化；
②人们设想的这种机械装置不可能实现，因为抽水机在此过程中，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，所以机械能总量不守恒，所以人们设想的机械装置不能实现．
故答案为：（1）22.5；29.3%；（2）做功；转化；不能够．

点评 （1）此题主要考查的是学生对功率、热值和热机效率计算公式的理解和掌握，解决此题要知道在四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次，记住相关数据是解题的关键．
（2）知道改变内能的两种方式、机械能和电能之间的转化并不是100%的转化，在转化的过程中总是会有部分能量的损失．