Question

下表是某品牌小汽车的有关参数．

汽油机的最大功率	40kW
每100km经济油耗	10L
汽油的热值	4.6×107J/kg

（1）该车中单缸四冲程汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，如图所示是表示汽油机的________冲程．为了降低缸体的温度，汽缸外有一个水箱，使汽缸被水包围着，这是通过________的方式来减小汽缸内能的，用水来包围汽缸是因为水的________较大．若汽油机飞轮转速为3600r/min，则该汽油机活塞1s对外做功________次．
（2）若小汽车在平直公路上以最大功率匀速行驶，速度为90km/h，则小汽车在行驶过程中受到的阻力是多大？
（3）若汽油机的效率为30%，则汽车消耗5kg的汽油转化成的机械能是多少？

Answer 1

解：（1）①图中火花塞正在喷出电火花，所以是内燃机的做功冲程，在做功冲程中的能量转化是内燃机的内能转化为机械能；
②为了避免汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，即通过水吸收热量而使得气缸温度降低，这是通过热传递的方式改变内能的；
③选择用水作为冷却剂，源于水的比热容最大，即相同质量的水和其他的液体相比较时，若都是升高1℃时，水吸收的热量最多，故用水冷却效果最好；
④汽油机完成1个工作循环，飞轮转2转，对外做功1次，若飞轮的转速为3600r/min=60r/s，即每秒完成30个工作循环，对外做功30次．
（2）小汽车受到的阻力：
f=F===2×10³N．
（3）5kg汽油完全燃烧放出的热量：Q_放=mq=5kg×4.6×10⁷J/kg=2.3×10⁸J，
转化的机械能：Q=ηQ_放=30%×2.3×10⁸J=6.9×10⁷J．
答：（1）做功；热传递；比热容；30．
（2）小汽车在行驶过程中受到的阻力是2×10³N．
（3）若汽油机的效率为30%，则汽车消耗5kg的汽油转化成的机械能是6.9×10⁷J．
分析：（1）①当汽油机火花塞正在喷出电火花时是做功冲程，这是做功冲程的特点；
②改变内能有两种方式：即做功和热传递；
③在自然界中水的比热容最大，这也是我们选用水作为作取暖或冷却物体的物质的根本原因；
④汽油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．
（2）已知汽车的最大功率和行驶的速度，汽车匀速行驶，牵引力等于阻力，根据公式P=Fv可求牵引力．
（3）先根据Q=mq求出5kg汽油完全燃烧放出的热量，再根据汽油机的效率即可求出转化的机械能．
点评：本题考查内燃机工作时的四个冲程、改变内能的两种方式、用水的比热容最大这一特性来解释现实问题；以及功率、热量的计算，关键是公式及其变形的灵活运用．