熱機效率(含解析及答案).doc

熱機效率一、計算題 ：1小兵同學想知道一輛小汽車的實際效率是多少，他從駕駛員師傅處了解到，該汽車100km耗油約7kg，從書上查得汽油的熱值q=4.6107J/kg，他又測出在平直公路上，人用644N的水平拉力可使汽車勻速前進（空氣阻力不計）求：（1）該小汽車行駛100km，消耗的總能量是多少？（2）該小汽車勻速行駛100km，做的有用功是多少？（3）該小汽車的效率是多少？（4）若汽油充分燃燒，汽油燃燒放出的總能量轉(zhuǎn)化成了哪幾種形式的能？【答案】（1）Q=mq=7kg4.6107J/kg=3.22108J；答：小汽車行駛100km，消耗的總能量是3.22108J；（2）W=Fs=644N100103m=6.44107J；答：該小汽車勻速行駛100km，做的有用功是6.44107J；（3）=20%；該小汽車的效率是20%；（4）汽油燃燒的總能量轉(zhuǎn)化為：驅(qū)車前進的有用能量，克服機械摩擦的額外功的能量，機器吸收和蒸發(fā)到空氣中的熱量2某單缸四沖程汽油機的氣缸活塞面積為30cm2，一個沖程活塞在氣缸中移動的距離是50mm，滿負荷工作時做功沖程燃氣的平均壓強為9.0lO5Pa，飛輪lmin轉(zhuǎn)動1800周，當汽油機滿負荷工作時（不計摩擦），若1min消耗汽油0.01L汽油的密度=0.8103kg/m3；汽油的熱值為4.6l07J/kg求：（1）做功沖程中燃氣對活塞的平均壓力；（2）一個做功沖程中燃氣對活塞做的功；（3）汽油機的功率（4）該汽油機的效率【答案】（1）燃氣對活塞的平均壓力：F=PS=9.0lO5Pa30104m2=2700N；（2）一個做功沖程中燃氣對活塞做的功：W=FS=2700N0.05m=135J；（3）曲軸每轉(zhuǎn)兩圈對外做功一次，所以lmin轉(zhuǎn)動1800周，要做功900次，所以P=（4）該汽油機1min消耗汽油質(zhì)量：m=v=0.8103kg/m30.01103m3=0.008kg，效率：=答：（1）做功沖程中燃氣對活塞的平均壓力為2700N；（2）一個做功沖程中燃氣對活塞做的功135J；（3）汽油機的功率為2025W；（4）汽油機的效率為33%故答案為：2700N；135J；2025W；33%3近年來，“低碳經(jīng)濟”成為社會的一個焦點之一，“低碳”其實就意味著節(jié)能。合肥市江淮汽車集團致力于節(jié)能型汽車研制生產(chǎn)。該廠生產(chǎn)的某型號專用車在車輛測試中，在一段平直的公路上勻速行駛5.6km，受到阻力大小是3.0103N，消耗燃油1.510-3m3（假設(shè)燃油完全燃燒），若燃油的密度=0.8103kg/m3，熱值q=4107J/kg，求：（1）專用車牽引力所做的功。（2）已知熱機效率=W/Q（式中W為熱機在某段時間內(nèi)對外所做的功，Q為它在這段時間內(nèi)所消耗的燃油所完全燃燒時所放出的熱量），則該專用車的熱機效率是多少？（3）為了響應國家的“低碳”號召，前不久，安徽江淮汽車集團專門研發(fā)生產(chǎn)了一款電動公交汽車，投入到濱湖新區(qū)和政務新區(qū)之間運營，請你根據(jù)學過的物理知識點評一下普通汽車和電動汽車的優(yōu)劣?！敬鸢浮浚?）專用車牽引力所做的功為1.68107J；（2）該專用車的熱機效率是35%；（3）普通汽車燃油排放尾氣、有噪聲污染、廢氣污染；電動汽車噪音小、無廢氣排放【解析】（1）車勻速行駛，F(xiàn)=f=3.0103N牽引力做的功：W=Fs=3.0103N5.6103m=1.68107J；（2）消耗燃油的質(zhì)量：m=V=0.8103kg/m31.510-3m3=1.2kg，燃油完全燃燒所產(chǎn)生的熱量：Q=mq=1.2kg4107J/kg=4.8107J，熱機效率：（3）普通汽車燃油排放尾氣、有噪聲污染、廢氣污染；電動汽車噪音小、無廢氣排放4隨著人們生活水平的日益提高，小汽車越來越多地走進了百姓人家。一輛使用汽油為燃料的小汽車，以72kmh的速度在水平路面上勻速行駛時，發(fā)動機的實際功率為20 kW。若小汽車行駛的距離為100km，汽油的熱值q=46107Jkg，小汽車發(fā)動機的效率為25。 求小汽車在這段路程中： (1)運動的時間； (2)發(fā)動機所做的功； (3)消耗汽油的質(zhì)量。【答案】（1）小汽車的組度v=72km/h運動的時間t=s/v=100103/20 s=5103s（2）發(fā)動機做的功W=Pt=201035103J=1108J（3）汽油完全燃燒放出的熱量Q=mq,又因為Q=W/h;故m=Q/q=W/(qh)=1108/(4.610725%)kg=8.7kg5 “問道武當山，養(yǎng)生太極湖”，中外游客慕名前往武當山旅游觀光。武當山景區(qū)推出了“山水一體游”項目，購進一批旅游觀光艇（如圖），其部分技術(shù)參數(shù)如下表：（取g=10N/kg，q柴油=4.3107J/kg，）求：（1）某旅游團隊從武當山旅游碼頭乘坐觀光艇以最大航速 行駛2小時的路程是多少？（2）假設(shè)每位乘客的平均質(zhì)量為60kg，觀光艇滿載乘客時，所受浮力是多少？（3）觀光艇以最大航速勻速行駛時，受到水的平均阻力是多少N？（4）若這次航行共消耗柴油30L，則柴油發(fā)動機的效率為多大？【答案】（1）90km （2）2.1104N （3）3.6103N （4）31.4%【解析】（1）從技術(shù)參數(shù)表得出最大航速，知道行駛時間，利用速度公式求行駛路程；（2）從技術(shù)參數(shù)表得出觀光艇和20人總質(zhì)量，利用重力公式求人、觀光艇總重，再利用漂浮條件求觀光艇滿載乘客時，所受水的浮力；（3）從技術(shù)參數(shù)表得出發(fā)動機的最大功率，利用P=W/t=Fs/t=Fv求牽引力；又因為觀光艇勻速行駛，受平衡力，據(jù)此求受到水的平均阻力；（4）知道發(fā)動機的最大功率，求出發(fā)動機輸出功（有用功），利用燃料完全燃燒放熱公式Q放=mq求出30L柴油完全燃燒放出的熱量（總能量），利用效率公式求柴油發(fā)動機的效率6某中學為學生供應開水，用鍋爐將2 0 0 kg的水從2 5加熱到1 0 0，燃燒了6 kg的無煙煤。水的比熱容是42 10 3 J(kg)，無煙煤的熱值是3.4 l 0 7 Jkg。求：(1)鍋爐內(nèi)的水吸收的熱量是多少?(2)無煙煤完全燃燒放出的熱量是多少?(3)此鍋爐的效率是多少?【答案】（1）鍋爐內(nèi)的水吸收的熱量是J；（2）6kg無煙煤完全燃燒放出的熱量是J；(3)此鍋爐的效率是30.9%【解析】解決此題可結(jié)合熱量公式Q=cmt求解水吸收的熱量，利用熱量公式Q=qm求解無煙煤完全燃燒放出的熱量，結(jié)合效率公式求解鍋爐的效率解：由由由公式；7 一輛汽車沿著長為8km的平直公路勻速行駛，開完全程共耗時5min，汽車發(fā)動機牽引力為3000N，共消耗汽油1L汽油的密度=0.7103kg/m3；汽油的熱值q=4.6107J/kg（表示完全燃燒1kg汽油所放出的熱量是4.6107J）求：（1）汽車行駛的速度是多少km/h？（2）汽車發(fā)動機牽引力的功率是多大？（3）汽車發(fā)動機的效率是多大？（結(jié)果保留兩位小數(shù)）【答案】（1）汽車行駛的速度是96km/h（2）汽車發(fā)動機牽引力的功率是80000W（3）汽車發(fā)動機的效率是74.53%【解析】（1）已知總路程和總時間，根據(jù)公式V=可求行駛的速度（2）已知牽引力和行駛的距離還有時