Question

（2011?河西區一模）如圖所示是四沖程汽油機的剖面圖．發動機的每一個工作循環曲軸轉動2周．表中所示的是某品牌轎車汽油發動機的部分參數．

額定功率	100kw
額定轉速	5000r/min
排氣量	1.8L
壓縮比	10：1
空燃比	14：1
無鉛汽油	93#

其中“額定功率”是發動機工作時的最大輸出功率．“額定轉速”是對應額定功率下發動機曲軸的轉速．“排氣量”是發動機氣缸的工作容積，是指所有氣缸內活塞從下止點到達上止點所掃過的容積之和．“壓縮比”即氣缸總容積（燃燒室容積與排氣量之和）與燃燒室容積的比值．“空燃比”即混合氣中空氣和汽油的質量比．
已知發動機在額定功率時汽油和空氣混合物的密度為1.35kg/m³，93#汽油的熱值為4.6x10⁷J/kg，1L=10^-3m³．
（1）汽油機是將

內

能轉化為

機械

能的機器；
（2）請你根據提供的數據計算這臺發動機以額定功率行駛時：（設在排氣沖程中將所有廢氣排出氣缸）
①1min內發動機做的有用功；②一個工作循環吸入汽油和空氣混合物的體積；③1min吸入汽油的質量；④熱機的效率（保留2位有效數字）．

Answer 1

分析：（1）汽油機將內能轉化為機械能；
（2）①根據發動機的輸出功率，由W=Pt計算出汽油機的有用功；
②此汽油機的壓縮比是10：1，可見排出氣缸中的廢氣占氣缸體積的

9

10

，從而可以求出氣缸的容積等于吸入氣缸內燃料混合物的體積；
③輪軸轉動兩周，完成一個工作循環，吸氣一次，根據m=ρV計算出燃料混合物的質量，根據空燃比計算出汽油的質量，從而可以計算出1min吸入的汽油量；
④根據Q放=mq求出1min汽油完全燃燒放出的燃料，由η=

W有用

W總

×100%求出熱機的效率．

解答：解：（1）汽油機是將內能轉化為機械能的機器；
（2）①W有用=Pt=100×10³W×1×60s=6×10⁶J；
②一個工作循環吸入混合物的體積：
由題意知：1.8L=（1-

1

10

）V，則V=1.8L×

10

9

=2L=2×10^-3m³；
③一個工作循環吸入混合物的質量：
m_混=ρ_混V=1.35kg/m³×2×10^-3m³=2.7×10^-3kg
一個工作循環吸入汽油的質量
m_油=

1

1+14

m_混=

1

15

×2.7×10^-3kg=0.18×10^-3kg；
汽油機的額定轉速為5000r/min，1min完成

1

2

×5000=2500個工作循環，1min吸入汽油的質量：
m_總=2500×0.18×10^-3kg=0.45kg；
④熱機的效率：
η=

W有用

W總

×100%=

W有用

m總q

×100%=

6×106J

0.45×4.6×107J

×100%≈29%．
故答案為：（1）內；機械；（2）
①1min內發動機做的有用功6×10⁶J；
②一個工作循環吸入汽油和空氣混合物的體積2×10^-3m³；
③1min吸入汽油的質量0.45kg；
④熱機的效率為29%．

點評：此題考查了功、功率、機械效率、密度公式的應用及計算，要學會從表格中獲取有用的信息，難度較大．