小亮家有一辆家用轿车，爸爸在给他说车的性能时，总是说“2.0的排量”，却很少说“功率”，为此小亮特地从网上查到了排量的定义：活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为汽缸排量。如果发动机有若干个气缸，所有气缸工作容积之和称为发动机排量，从说明书上查到：小亮家的汽车采用的是LFX直列四缸发动机（如图），排量为2.0L；从网上查找到了其输出特性曲线（如图所示）：小亮又向爸爸询问了一些实测数据：由于汽车行驶的路况很好，所以平均车速为120km/h，此时发动机转速为2000r/min，平均行驶百公里油耗为10L；从物理书上查得汽油的热值为．密度为

1. 小亮家有一辆家用轿车，爸爸在给他说车的性能时，总是说“2.0的排量”，却很少说“功率”，为此小亮特地从网上查到了排量的定义：活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为汽缸排量。如果发动机有若干个气缸，所有气缸工作容积之和称为发动机排量，从说明书上查到：小亮家的汽车采用的是LFX直列四缸发动机（如图），排量为2.0L；从网上查找到了其输出特性曲线（如图所示）：小亮又向爸爸询问了一些实测数据：由于汽车行驶的路况很好，所以平均车速为120km/h，此时发动机转速为2000r/min，平均行驶百公里油耗为10L；从物理书上查得汽油的热值为 $\text{[math]}$ ．密度为 $\text{[math]}$

(1) 由这台发动机输出特性曲线可以看出，发动机转速为2000r/min时，以120km/h的平均车速行驶18km，发动机所做的有用功约为多少？

(2) 这辆汽车以120km/h的平均车速行驶时，发动机的效率约为多少？

(3) 设做功冲程燃气对活塞的平均压强为 $\text{[math]}$ （Pa），发动机排量为 $\text{[math]}$ （L），发动机转速为n（r/min），试通过公式推导在发动机转速在1000r/min~5000r/min范围内，发动机的输出功率与其排量的关系式。

【考点】

功率计算公式的应用; 燃料的热值; 热机的效率; 功的计算及应用;

【答案】

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计算题困难

1. 汽车的发动机工作时，吸入汽缸的汽油和空气的比例，决定了汽车的动力性能和经济性能．某汽车四冲程汽油发动机的汽缸总排量为2L（发动机每个工作循环吸入或排出的流体体积称为汽缸排量)，发动机工作时，吸入汽缸的是由汽油和空气所形成的混合物，混合物的密度ρ=1.44kg/m³ ，汽油和空气的质量比为1：15，汽油的热值q=4.5×10⁷J/kg．如果发动机曲轴在lmin转动3×10³转，发动机的效率为40%，那么，在这种倩况下：

(1)汽车在1min做的有用功是多少?

(2)汽车在平直的公路上匀速行驶时受到的阻力为f=3×10³N，汽车行行驶的速度是多少?

计算题普通

2. 汽车给我们的生活提供了便利，某汽车以20m/s的速度在平直公路上匀速行驶5分钟消耗了汽油0.4dm³。（汽油热值为4.6×10⁷J/kg，密度约为0.7×10³kg/m³）

(1) 请计算此过程汽油完全燃烧放出的热量？

(2) 已知车以20m/s的速度匀速行驶时，牵引力的功率为12kW，求汽车受到的阻力？

(3) 汽车发动机的效率为多少？

计算题普通

3. 氢内燃汽车是以内燃机燃烧氢气及空气中的氧气产生动力。如图所示的氢能源公交车属于氢内燃汽车，目前在我国多地投入使用。氢具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。已知q_氢=1.4×10⁸J/kg。通过计算回答：

（1）质量为5kg的氢完全燃烧放出的热量是多少?

（2）如果这5kg的氢完全燃烧放出的热量全部用于驱动车辆行驶，能使一辆以恒定功率140kW的公交车匀速行驶多长时间?

计算题普通