18. 阅读短文,回答文后问题。
涡轮增压发动机
涡轮增压是一种利用内燃机运作产生的废气驱动空气压缩机的技术,涡轮增压器(如图14-3-6所示)利用发动机排出废气的惯性来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮压送由管道送来的空气,使之增压进入气缸。汽车发动机的工作,大多是靠燃料在发动机气缸内燃烧做功,对外输出功率。涡轮增压的主要原理是采用专门的压气机先将气体进行压缩,再让气体进入气缸,这样增大了进入气缸的气体的密度。空气的密度增大后,就可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整发动机的转速,从而增加了发动机的输出功率。
(1)涡轮增压器利用的是废气的

(2)一台发动机在t时间内烧掉的燃料质量为m,发动机输出功率为P,燃料的热值为q,则该发动机这段时间损失的能量为
(3)现在使用涡轮增压发动机的汽车越来越多,以下说法正确的是(
A. 使用涡轮增压发动机,燃料燃烧更充分,可以增大热值
B. 燃料燃烧更充分,可以提高热机效率
C. 吸入相同体积空气时,使用涡轮增压的汽车与普通汽车相比,牵引力所做的功不变
D. 涡轮增压发动机的热机效率可达100%
(4)压缩冲程气缸内气体的压强为p,内能为E,温度为t,活塞距离气缸顶端(火花塞一端)距离为L,则下列图像可能正确的是(

涡轮增压发动机
涡轮增压是一种利用内燃机运作产生的废气驱动空气压缩机的技术,涡轮增压器(如图14-3-6所示)利用发动机排出废气的惯性来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮压送由管道送来的空气,使之增压进入气缸。汽车发动机的工作,大多是靠燃料在发动机气缸内燃烧做功,对外输出功率。涡轮增压的主要原理是采用专门的压气机先将气体进行压缩,再让气体进入气缸,这样增大了进入气缸的气体的密度。空气的密度增大后,就可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整发动机的转速,从而增加了发动机的输出功率。
(1)涡轮增压器利用的是废气的
机械
能。(2)一台发动机在t时间内烧掉的燃料质量为m,发动机输出功率为P,燃料的热值为q,则该发动机这段时间损失的能量为
qm-Pt
(用已知物理量的符号表示)。(3)现在使用涡轮增压发动机的汽车越来越多,以下说法正确的是(
B
)。A. 使用涡轮增压发动机,燃料燃烧更充分,可以增大热值
B. 燃料燃烧更充分,可以提高热机效率
C. 吸入相同体积空气时,使用涡轮增压的汽车与普通汽车相比,牵引力所做的功不变
D. 涡轮增压发动机的热机效率可达100%
(4)压缩冲程气缸内气体的压强为p,内能为E,温度为t,活塞距离气缸顶端(火花塞一端)距离为L,则下列图像可能正确的是(
C
)。答案
(1)机械
(2)qm-Pt
(3)B
(4)C
解析
【解析】
(1) 涡轮增压器利用发动机排出废气的惯性来推动涡轮,惯性是物体机械能的体现,所以利用的是废气的机械能。
(2) 燃料完全燃烧放出的总能量为 $ Q_{放}=qm $,发动机输出的有用功为 $ W_{有}=Pt $,根据能量守恒,损失的能量等于总能量减去有用功,即 $ qm-Pt $。
(3) 逐项分析:
A选项:热值是燃料的固有属性,与燃烧是否充分无关,该选项错误;
B选项:燃料燃烧更充分,能减少能量损失,提高热机效率,该选项正确;
C选项:涡轮增压发动机吸入的空气密度大,可燃烧更多燃料,输出功率更大,相同时间内牵引力做功更多,该选项错误;
D选项:热机工作过程中必然存在能量损失,效率不可能达到100%,该选项错误。
故选B。
(4) 压缩冲程中,活塞向气缸顶端运动,距离L减小,气缸内气体被压缩,压强p增大、内能E增大、温度t升高,分析图像可知选项C符合这一变化规律。
【答案】
(1) 机械
(2) $ qm-Pt $
(3) B
(4) C
【知识点】
1. 机械能的利用
2. 热机能量计算
3. 热机效率理解
【点评】
本题以涡轮增压发动机为背景,将物理知识与实际应用结合,考查机械能、热机能量计算、热机效率等知识点,要求学生从材料提取信息并结合物理原理分析,注重知识应用能力的考查。
【难度系数】
0.6
(1) 涡轮增压器利用发动机排出废气的惯性来推动涡轮,惯性是物体机械能的体现,所以利用的是废气的机械能。
(2) 燃料完全燃烧放出的总能量为 $ Q_{放}=qm $,发动机输出的有用功为 $ W_{有}=Pt $,根据能量守恒,损失的能量等于总能量减去有用功,即 $ qm-Pt $。
(3) 逐项分析:
A选项:热值是燃料的固有属性,与燃烧是否充分无关,该选项错误;
B选项:燃料燃烧更充分,能减少能量损失,提高热机效率,该选项正确;
C选项:涡轮增压发动机吸入的空气密度大,可燃烧更多燃料,输出功率更大,相同时间内牵引力做功更多,该选项错误;
D选项:热机工作过程中必然存在能量损失,效率不可能达到100%,该选项错误。
故选B。
(4) 压缩冲程中,活塞向气缸顶端运动,距离L减小,气缸内气体被压缩,压强p增大、内能E增大、温度t升高,分析图像可知选项C符合这一变化规律。
【答案】
(1) 机械
(2) $ qm-Pt $
(3) B
(4) C
【知识点】
1. 机械能的利用
2. 热机能量计算
3. 热机效率理解
【点评】
本题以涡轮增压发动机为背景,将物理知识与实际应用结合,考查机械能、热机能量计算、热机效率等知识点,要求学生从材料提取信息并结合物理原理分析,注重知识应用能力的考查。
【难度系数】
0.6
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