Question

2．目前，“節能減排”已引起全球的關注．如何減少能耗，提高汽車發動機的效率 越來越受到人們的重視．
（1）大多數汽車的發動機為汽油機，它把汽油燃燒產生的內能部分轉化成機械能，再通過傳動機構將動力傳給車輪使汽車行駛．下圖所示是汽油機工作時各種沖程的示意圖，其中表示做功沖程的是丙

（2）已知某單缸四沖程汽油機的氣缸活塞面積為S平方米，一個沖程活塞在氣缸中移動的距離是h米，滿負荷工作時做功沖程燃氣的平均壓強為P帕，飛輪l分鐘轉動次數為r轉，當汽油機滿負荷工作時（不計摩擦），一個做功沖程中燃氣對活塞做的功pSh 焦；若汽油機每分鐘消耗的汽油質量為m千克，汽油的熱值為q焦耳/千克，則該汽油機的效率為$\frac{nSh}{2mq}$×100%．

Answer 1

分析 （1）由進氣門和排氣門的關閉和打開情況、活塞的上行和下行情況來判斷是哪個沖程；
（2）活塞是靠高溫高壓的燃氣做功的，活塞一次做功就等于燃氣對活塞的壓力和活塞沖程長度的乘積；
活塞1min往復運動n次，活塞往復運動兩次，對外做功一次，求出1min對外做功的次數．
求出做功一次所做的功乘以次數，就是1min做的功；由Q_放=mq求出汽油完全燃燒釋放的熱量，再求出每分鐘轉化的機械能即一分鐘做的功，用效率公式求出效率．

解答 解：（1）甲圖中的進氣門打開，活塞向下運行，氣缸容積增大，是吸氣沖程；
乙圖中的氣門都關閉，活塞向上運行，氣缸容積減小，是壓縮沖程；
丙圖中的氣門都關閉，活塞向下運行，氣缸容積增大，是做功沖程；
丁圖中的排氣門打開，活塞向上運動，氣缸容積減小，是排氣沖程；
故選丙；
（2）由p=$\frac{F}{S}$得，做功沖程燃氣對活塞的壓力：F=pS；
汽油機對外做功一次所做的功：W₁=Fh=pSh；
汽油機一分鐘做的功：W=$\frac{n}{2}$W₁=$\frac{1}{2}$npSh；
汽油完全燃燒釋放的熱量：Q_放=mq，
汽油機把內能轉化為機械能的效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$=$\frac{\frac{1}{2}nSh}{mq}$×100%=$\frac{nSh}{2mq}$×100%．
故答案為：（1）丙；（2）pSh；（2）$\frac{nSh}{2mq}$×100%．

點評 （1）考查了對內燃機四個沖程的判斷，要結合氣門和活塞運動情況進行判斷．
（2）該題是一道學科綜合題，考查了功、熱量、效率的計算，綜合性較強，但我們只要認真分析，一步一步來就一定可以得出正確的結果．