初中物理竞赛辅导资料3 热机问题.pdf

热机问题一 1．一台拖拉机的发动机是四汽缸、四冲程的柴油机，汽缸的直径为95毫米，活塞冲程为 127毫米，第三冲程中气体作用在活塞上的平均压强是196牛／厘米 ，飞轮的转数是12002 转／分，这台发动机的功率是多少瓦？ 思路点拨 柴油机和汽油机一样，需连续经历四个冲程才完成一次做功的循环，即在连续的四个冲 程中，只有一个冲程是做功的，且在此四个冲程中，曲轴旋转两周，即飞轮也就旋转两周．本 题中，由飞轮的转数可以求出单位时间内做功冲程的次数，再求出每个做功冲程燃气所做的 功，便可求出其功率了． 答案：活塞的面积 燃气对活塞的压力 F pS 196×71N 1．39×10N4 每个做功冲程内，燃气对活塞所做的功为 W1 Fl 1．39×10 ×0．127J 1764J4 由于发动机有四个气缸，则曲轴每转一周内有两个气缸经历做功冲程，故每分钟内发动 机内燃气做功的次数为 n 2×1200 2400 故得每分钟内燃气所做的总功为 W nW 2400×1764J 4．2336×lOJ1 6 则此内燃机的功率为 P W/t 4．2336×10/60W 7．056×10W6 4 2．当手扶拖拉机上的柴油机出现故障而使转速急剧增加时，正常的操作已经不能使它停 转(这种故障叫做 “飞车”)。下列应急措施中，可行的是 ( ) A．用手捂住进气口 B．立即找一个隔热的东西，捂住排气口。 C．脚踏刹车板，同时手拉制动器。 思路点拨 柴油机出现 “飞车”现象时，是由于柴油机气缸内柴油燃烧剧烈而达到失控的情况，为 控制其剧烈燃烧，堵住其进气口使缸内无充足的氧气供给，这样可使其剧烈燃烧无法继续． 答案：D 热机问题二 国产165型单缸四冲程汽油机的汽缸直径为65毫米，活塞冲程长55毫米，满负荷工作 时做功冲程燃气的平均压强为9.58×105帕，飞轮的转速是1500转/分。 （1）求这种汽油机满负荷工作时做功的功率 （不计摩擦损失）； （2）如果满负荷工作时每分钟消耗15克汽油，这种汽油机把内能转化为机械能的效率是多 少？ （汽油的燃烧值为4.6×107焦/千克） 思路点拨 由气缸直径可以求得活塞面积，由做功冲程燃气的压强可得燃气作用在活塞上的压力， 又已知活塞冲程长度，便可求得每个做功冲程燃气所做的功，进而根据飞轮的转速，则可求 得此汽油机做功的功率． 答案: (1)在一个做功冲程中，燃气所做的功为 W1 pS ·l p ·πd/4 ·l2 时间t lmin 内，飞轮转1500r，则共有750个做功冲程，则此汽油机满负荷工作时做功的 功率为 (2)15g汽油燃烧释放的能量 Q mq 0．015×4．6×10J 6．9×10J汽油机lmin 内所做的功7 5 W Pt 2200×60J 1．32×10J此汽油机把内能转化为机械能的效率是5 燃气热水器效率问题 下表列出的是北京煤气用具厂生产的JS系列家用燃气热水器的参数，其中各物理量的 单位用的是国际通用的符号，说明如下： Pa一帕斯卡mmHO;毫米水柱2 J;焦耳h;小时 3 3 M ;立方米l;升，即分米 kgf;千克力，即质量为1千克的物体所受的重力 min;分 （时间单位） 单位前面的字母M表示系数10，字母H表示系数106 2 1．分别计算燃烧 1米 液化石油气、人工煤气和天然气所产生的热量 （单位：焦耳）。3 2．王秋生同学说，热水产率一栏中，5、3、2后面的符号印得不清楚，好像是数字 “l”， 但在 “／min”的前面又丢掉了什么，请你通过计算判断这个栏目中三个参数的正确数值和 单位。 3．“热效率”一栏给的是参考值；“热水产率”一栏给的是厂家对样品的实测值。分别计算 温升25℃和55℃时的热效率，并解释这两种情况下热效率不同的原因。 解：1．查表可知：燃气热水器额定热负荷为 37×106J／h。 石油气、人工煤气、天然气的额定燃气耗量分别是 0.368×102m3／h、1.964×102m3/h和1.04×102m3／h。 因此，石油液化气： 人工煤