Question

【題目】汽車已走入我們的家庭，而發動機是汽車的核心部件，發動機的質量決定了整車的性能與品質，現代汽車主要分汽油與柴油兩類發動機，以汽油發動機為例，其提供動力的是內燃機的氣缸。某臺以汽油為燃料的汽車，發動機內有四個氣缸，其相關數據如下表所示：

1min內完成工作循環	2600次	93﹟汽油	氣缸內汽油和空氣的混合密度	1．35kg/m3
排氣量	1．8L		熱值	4．6×107J/kg
發動機最大功率	75kW		空燃比	14:1

（1）汽車內燃機一個工作循環包括四個沖程如上圖所示，一個氣缸正常工作四個沖程的順序是（對甲、乙、丙、丁重新排序），其中圖是內燃機給汽車提供動力的沖程。
（2）汽車以100km/h的速度勻速運動時發動機的輸出功率最大，則1min內做多少J的有用功?
（3）汽車的排氣量是指發動機氣缸的工作容積，汽車排氣量越大，功率越大。空燃比指汽缸內空氣和燃油的質量比。當汽車以100km/h的速度勻速行駛時，根據表中數據求汽車發動機的效率。（計算結果保留一位小數）

Answer 1

【答案】
（1）乙甲丁丙,丁
（2）解：發動機的輸出功率最大為75kW，所以1min內做的有用功是W有用=Pt=7．5×104W×60s=4．5×106J；

（3）解：根據ρ=m/V可得，做一次功燃氣的質量：m燃氣=ρV=1．35kg/m3×2×10-3m3=2．7×10-3kg，因為空燃比是14：1，所以做一次功消耗的汽油質量：m=2．7×10-3kg×1/15=1．8×10-4kg；1min內汽油燃燒釋放的熱量：Q=m汽油q=1．8×10-4kg×4．6×107J/kg×2500=2．07×107J，發動機的效率：η=W/Q×100%=4．5×106J/1．8×107J=×100%=21．7%。

【解析】（1）汽車內燃機一個工作循環包括吸氣、壓縮、做功和排氣四個沖程，圖示中的正確順序應是乙甲丁丙；內燃機給汽車提供動力的沖程是做功沖程也就是丁圖所示的沖程；
（2）所以1min內做的有用功是W有用=Pt進行計算，注意單位的換算；
（3）汽車發動機的效率是指1min內做的有用功與1min內汽油燃燒釋放的熱量之比，理解公式中各物理量的含義是解題的關鍵.