《2025年大联考单元期末测试卷九年级物理全一册沪科版》

23. 若某型号单缸四冲程汽油机的活塞面积$S=3.0×10^{-3}m^{2}$,活塞冲程长度$L=5cm$,做功冲程燃气的平均压强$p=1.0×10^{6}Pa$,曲轴以$n=2400r/min$做转动,活塞往复运动两次,对外做功一次。求:
(1) 汽油机在此工作状态下的功率。
(2) 若此工作状态下每分钟消耗20g汽油,则汽油机把内能转化为机械能的效率。($q_{汽油}=4.6×10^{7}J/kg$,不计摩擦,结果精确到0.1%)

答案： 23.解：
(1)汽油机做功冲程，做一次功$W_0=FL=pSL=1.0×10^6 Pa×3.0×10⁻³ m²×0.05 m = 150 J$，(1分)
$n = 2400 r/min$，则1 min转2400 r，1 s转了40 r，1 s做功20次，故1 s做的总功$W_1=n'W_0=20×150 J = 3000 J$，(1分)
汽油机在此工作状态下的功率$P=\frac{W_1}{t_1}=\frac{3000 J}{1 s}=3000 W$。(1分)
(2)此工作状态下，每分钟做的功$W_2=Pt_2=3000 W×60 s = 1.8×10^5 J$，(1分)
20 g汽油完全燃烧释放的热量$Q_{放}=mq_{汽油}=20×10⁻³ kg×4.6×10^7 J/kg = 9.2×10^5 J$，(1分)
内能转化为机械能的效率$η=\frac{Q_{放}}{W_2}×100\%=\frac{1.8×10^5 J}{9.2×10^5 J}×100\%≈19.6\%$。(1分)
答：
(1)汽油机在此工作状态下的功率是3000 W。
(2)汽油机把内能转化为机械能的效率约是19.6%。