九年级物理上册 第二章 改变世界的热机 3．热机效率课时训练 教科版

第三节 热机效率
1. 有经验的柴油机维修师不用任何仪器， ( http: / / www.21cnjy.com )只是靠近柴油机排气管口观察和用鼻子闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果．在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断正确的是（　 　）
A．尾气的温度越高，柴油机越节能
B．尾气的温度越低，柴油机越节能
C．尾气的柴油味越浓，柴油机越节能
D．尾气的颜色越黑，柴油机越节能
2. ﹙多选﹚热机的效率是热机性能的一个重要指标，下面关于热机效率的叙述中不正确的是（　　）
A．在设计和制造上不断改进和革新，以减少各种能量损失，就有可能使热机的效率达到100%
B．两辆型号相同的小汽车以相同的速度行驶相同的路程，耗油量小的那辆车效率高
C．热机如果正确使用、注意保养，可提高效率
D．在热机的各种损失中，废气带走的能量最少，设法利用废气的能量是提高燃料利用率的重要措施
3. “蜗轮增压”是目前在各种汽油机和柴油 ( http: / / www.21cnjy.com )机中采用的一项节能、提高热机功率的技术．它是利用热机排出的废气带动蜗轮旋转，先将新鲜空气压缩后再送入内燃机的进气口．这样做的好处是 （选填“增加”或“减少”）排出废气所带走的能量， （选填“提高”或“降低”）内燃机的效率。
4. 如图所示为汽油机做功冲程的示意图。若 ( http: / / www.21cnjy.com )某型号单缸四冲程汽油机的活塞直径为60 mm（面积近似取S=3.0×10-3 m2），活塞冲程长度为L=0.06 m，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p=1.0×106 Pa，活塞以n=
1380次/min做往复运动，汽油机往复运动两次，对外做功一次。
（1）汽油机在此工作状态下的功率是多少？
（2）如果此工作状态下每分钟消耗20 g汽油，那么汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？（q汽油=4.6×107 J/kg，不计摩擦）
【生活物理】
晓欣同学看到一些小 ( http: / / www.21cnjy.com )汽车的尾部都标有“0.8”、“1.6”、“1.8”或“2.0”等字样，他上网查询得知这是汽车发动机“排气量”的数值。所谓排气量就是发动机气缸的工作容积，是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和。一般情况下发动机的“排气量”越大，功率越大。汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程，带动曲轴转动两周。
【拓展延伸】
现有一辆小轿车发动机排气量为1 ( http: / / www.21cnjy.com ).8 L，最大功率为74 kW，当该发动机以最大功率工作时，曲轴的转速为5200 r/min。汽油机工作时的最佳空燃比（即空气和燃油的质量比）为14：1，压缩比是10（即气缸总容积与燃烧室容积的比值）。已知发动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为1.35 kg/m3，汽油的热值为4.6×107 J/kg，密度为0.71×103 kg/m3。请计算：
（1）这台发动机在最大功率时的热机效率。
（2）发动机在最大功率时，汽车的最高时速为175 km/h，计算在此情况下汽车每百公里油耗为多少升。
参考答案
B
思维点睛：燃烧相同的燃料，有效利用的能量越多，效率越高。
解析：尾气的温度高，说明散失的热量 ( http: / / www.21cnjy.com )多，柴油机的效率低，反之，柴油机的效率高，即节能。尾气的柴油味浓、颜色黑都说明柴油没有充分燃烧，浪费了燃料，这样柴油机的效率
就低。
AD
思维点睛：A、C、D可利用热机效率 ( http: / / www.21cnjy.com )来分析，热机效率是有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的总能量之比，热机工作过程中存在的各种形式的能量损失有：热机排出废气损失能量，克服摩擦做功损失能量，机械吸收能量等。
解析：热机效率是有效利用的能量与燃料完全燃烧 ( http: / / www.21cnjy.com )放出的总能量之比，热机工作过程中存在各种形式的能量损失，故热机的效率不可能达到100%，A符合题意。以相同的速度行驶相同的路程，由公式t=s/v可知，其时间相等；型号相同，故功率相同，由公式W=Pt可知，所做的有用功相同，从而可知，耗油量小的那辆车效率高，B不符合题意。热机如果正确使用、注意保养，可以减小能量的损耗，故可提高效率，C不符合题意。在各种热量损失中，废气的温度很高，带走的热量最多，设法利用废气的能量是提高燃料利用率的重要措施。D符合题意。
减小 提高
解析：在热机的能量损失中，废气带走了大部分的热量，“蜗轮增压”利用热机排出的废气带动蜗轮旋转，充分利用了废气带走的热量，提高了热机的效率。
4. 解：（1）推力：F=pS，一次做功：W=FL=pSL=1.0×106 Pa×3.0×10-3 m2×0.06 m=180 J，
功率：P=n=×1380×=2070 W；
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【拓展延伸】
( http: / / www.21cnjy.com )
（2）汽车以最高时速175 ( http: / / www.21cnjy.com ) km/h前进100 km所用时间：t=s/v=100 km/(175 km/h)=(4/7)h≈34.3 min,
汽车每行驶100 km的耗油质量：m’=0.42 km/min×34.3 min≈14.4 kg,
汽车每行驶100 km的耗油体积：V’= m’/ρ=14.4 kg/(0.71 kg/L)≈20.3 L。