Question

10．某型號小汽車尾部標有“2.0T”的字樣，其中“T”就是“渦輪增壓”，是利用高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉，來帶動同軸的“進氣渦輪”也高速旋轉，從而增加吸氣沖程的進氣量并增大進氣氣壓，使汽油燃燒更充分．燃氣壓強更大．同時也減少了廢氣中的有害物質．達到提高發動機效率和減少廢氣污染的目的．
這輛車以最低油耗勻速行駛時速度為90km/h，發動機的輸出功率為50kW，行駛12min剛好消耗了汽油2kg，汽油熱值是4.6×10⁷J/kg．
（1）這種型號汽車與同型號非渦輪增壓車相比．排氣筒排出的廢氣溫度要低得多，為什么？
（2）汽車發動機此時產生的牽引力F是多少？
（3）該汽車發動機的效率最高可達多少？（結果保留整數）

Answer 1

分析 （1）物體對外做功，本身的內能減少，溫度降低；
（2）根據公式P=Fv求出牽引力的大小；
（3）根據Q=mq求出汽油完全燃燒時放出的熱量，根據η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$求出汽車發動機的效率．

解答 解：
（1）渦輪增壓汽車的廢氣對外做功后，自身內能會減小，溫度降低，所以這種型號汽車與同型號非渦輪增壓車相比，排氣筒排出的廢氣溫度要低得多；
（2）由P=Fv可得，產生的牽引力：F=$\frac{P}{v}$=$\frac{50000W}{25m/s}$=2000N；
（3）2kg汽油完全燃燒時放出的熱量：Q_放=mq=2kg×4.6×10⁷J/kg=9.2×10⁷J，
汽油做的有用功W=Pt=50000W×12×60s=3.6×10⁷J，
汽車發動機的效率為：η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{3.6×1{0}^{7}J}{9.2×1{0}^{7}J}$×100%≈39%．
答：（1）渦輪增壓汽車的廢氣對外做功后，自身內能會減小，溫度降低；
（2）牽引力的大小為2000N；
（3）該汽車發動機的效率最高可達39%．

點評 此題主要考查的是學生對做功改變物體內能、熱值和熱機效率計算公式的理解和掌握，基礎性題目．