热机效率(含解析及答案).doc

热机效率一、计算题 ：1小兵同学想知道一辆小汽车的实际效率是多少，他从驾驶员师傅处了解到，该汽车100km耗油约7kg，从书上查得汽油的热值q=4.6107J/kg，他又测出在平直公路上，人用644N的水平拉力可使汽车匀速前进（空气阻力不计）求：（1）该小汽车行驶100km，消耗的总能量是多少？（2）该小汽车匀速行驶100km，做的有用功是多少？（3）该小汽车的效率是多少？（4）若汽油充分燃烧，汽油燃烧放出的总能量转化成了哪几种形式的能？【答案】（1）Q=mq=7kg4.6107J/kg=3.22108J；答：小汽车行驶100km，消耗的总能量是3.22108J；（2）W=Fs=644N100103m=6.44107J；答：该小汽车匀速行驶100km，做的有用功是6.44107J；（3）=20%；该小汽车的效率是20%；（4）汽油燃烧的总能量转化为：驱车前进的有用能量，克服机械摩擦的额外功的能量，机器吸收和蒸发到空气中的热量2某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0lO5Pa，飞轮lmin转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min消耗汽油0.01L汽油的密度=0.8103kg/m3；汽油的热值为4.6l07J/kg求：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；（3）汽油机的功率（4）该汽油机的效率【答案】（1）燃气对活塞的平均压力：F=PS=9.0lO5Pa30104m2=2700N；（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W=FS=2700N0.05m=135J；（3）曲轴每转两圈对外做功一次，所以lmin转动1800周，要做功900次，所以P=（4）该汽油机1min消耗汽油质量：m=v=0.8103kg/m30.01103m3=0.008kg，效率：=答：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N；（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功135J；（3）汽油机的功率为2025W；（4）汽油机的效率为33%故答案为：2700N；135J；2025W；33%3近年来，“低碳经济”成为社会的一个焦点之一，“低碳”其实就意味着节能。合肥市江淮汽车集团致力于节能型汽车研制生产。该厂生产的某型号专用车在车辆测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到阻力大小是3.0103N，消耗燃油1.510-3m3（假设燃油完全燃烧），若燃油的密度=0.8103kg/m3，热值q=4107J/kg，求：（1）专用车牵引力所做的功。（2）已知热机效率=W/Q（式中W为热机在某段时间内对外所做的功，Q为它在这段时间内所消耗的燃油所完全燃烧时所放出的热量），则该专用车的热机效率是多少？（3）为了响应国家的“低碳”号召，前不久，安徽江淮汽车集团专门研发生产了一款电动公交汽车，投入到滨湖新区和政务新区之间运营，请你根据学过的物理知识点评一下普通汽车和电动汽车的优劣。【答案】（1）专用车牵引力所做的功为1.68107J；（2）该专用车的热机效率是35%；（3）普通汽车燃油排放尾气、有噪声污染、废气污染；电动汽车噪音小、无废气排放【解析】（1）车匀速行驶，F=f=3.0103N牵引力做的功：W=Fs=3.0103N5.6103m=1.68107J；（2）消耗燃油的质量：m=V=0.8103kg/m31.510-3m3=1.2kg，燃油完全燃烧所产生的热量：Q=mq=1.2kg4107J/kg=4.8107J，热机效率：（3）普通汽车燃油排放尾气、有噪声污染、废气污染；电动汽车噪音小、无废气排放4随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家。一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72kmh的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20 kW。若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q=46107Jkg，小汽车发动机的效率为25。 求小汽车在这段路程中： (1)运动的时间； (2)发动机所做的功； (3)消耗汽油的质量。【答案】（1）小汽车的组度v=72km/h运动的时间t=s/v=100103/20 s=5103s（2）发动机做的功W=Pt=201035103J=1108J（3）汽油完全燃烧放出的热量Q=mq,又因为Q=W/h;故m=Q/q=W/(qh)=1108/(4.610725%)kg=8.7kg5 “问道武当山，养生太极湖”，中外游客慕名前往武当山旅游观光。武当山景区推出了“山水一体游”项目，购进一批旅游观光艇（如图），其部分技术参数如下表：（取g=10N/kg，q柴油=4.3107J/kg，）求：（1）某旅游团队从武当山旅游码头乘坐观光艇以最大航速 行驶2小时的路程是多少？（2）假设每位乘客的平均质量为60kg，观光艇满载乘客时，所受浮力是多少？（3）观光艇以最大航速匀速行驶时，受到水的平均阻力是多少N？（4）若这次航行共消耗柴油30L，则柴油发动机的效率为多大？【答案】（1）90km （2）2.1104N （3）3.6103N （4）31.4%【解析】（1）从技术参数表得出最大航速，知道行驶时间，利用速度公式求行驶路程；（2）从技术参数表得出观光艇和20人总质量，利用重力公式求人、观光艇总重，再利用漂浮条件求观光艇满载乘客时，所受水的浮力；（3）从技术参数表得出发动机的最大功率，利用P=W/t=Fs/t=Fv求牵引力；又因为观光艇匀速行驶，受平衡力，据此求受到水的平均阻力；（4）知道发动机的最大功率，求出发动机输出功（有用功），利用燃料完全燃烧放热公式Q放=mq求出30L柴油完全燃烧放出的热量（总能量），利用效率公式求柴油发动机的效率6某中学为学生供应开水，用锅炉将2 0 0 kg的水从2 5加热到1 0 0，燃烧了6 kg的无烟煤。水的比热容是42 10 3 J(kg)，无烟煤的热值是3.4 l 0 7 Jkg。求：(1)锅炉内的水吸收的热量是多少?(2)无烟煤完全燃烧放出的热量是多少?(3)此锅炉的效率是多少?【答案】（1）锅炉内的水吸收的热量是J；（2）6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是J；(3)此锅炉的效率是30.9%【解析】解决此题可结合热量公式Q=cmt求解水吸收的热量，利用热量公式Q=qm求解无烟煤完全燃烧放出的热量，结合效率公式求解锅炉的效率解：由由由公式；7 一辆汽车沿着长为8km的平直公路匀速行驶，开完全程共耗时5min，汽车发动机牵引力为3000N，共消耗汽油1L汽油的密度=0.7103kg/m3；汽油的热值q=4.6107J/kg（表示完全燃烧1kg汽油所放出的热量是4.6107J）求：（1）汽车行驶的速度是多少km/h？（2）汽车发动机牵引力的功率是多大？（3）汽车发动机的效率是多大？（结果保留两位小数）【答案】（1）汽车行驶的速度是96km/h（2）汽车发动机牵引力的功率是80000W（3）汽车发动机的效率是74.53%【解析】（1）已知总路程和总时间，根据公式V=可求行驶的速度（2）已知牵引力和行驶的距离还有时