熱機的效率
用滑車架提起重物
有用功:克服重物重力所做的功。即:W有=G·h
額外功(無用功):克服動滑輪和繩子重力所做的功熱機的效率公式變形公式,還有克服磨擦力所做的功。
借助挖掘機搬運泥土
有用功:克服泥土重力所做的功。即:W有=G·h。
額外功(無用功):克服抓斗和機臂重力所做的功,還有克服磨擦力所做的功。
1.有用功(W有用):為達到我們目的而做的功;
2.額外功(W額外):對我們沒用但又不得不做的功;
3.總功(W總):有用功與額外功的總和。
剖析借助機械做功時的有用功、額外功、總功。
機械效率
有用功跟總功的比值
理解:
a:η常用百分率表示;
b:η大于100%;
c:η沒有單位。
1、功率是指物體在單位時間內所做的功,即功率是表示做功快慢的數學量。
2、有用功在總功中所占的比列叫機械效率
3、功率和機械效率是描述機械的兩種不同性能,二者間沒有必然聯系。
總結
有用功:有借助價值的功.
額外功:對人們沒有借助價值而又不得不做的功.
總功:動力對機械做的功.
機械效率(η)
定義:有用功跟總功的比值.
習題練習
1.下述關于力學知識的說法,正確的是()
A、做功沖程是車輛獲得動力
B、燒沸水是通過做功的方法降低水的內能
C、汽油機的效率可以達到100%
D、端午月餅飄香,說明分子間存在引力
解析
內燃機的工作過程有吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程,內燃機的四個沖程中做功沖程對外做功使車輛獲得動力,故A正確;
改變內能的方法有做功和熱傳遞,燒沸水是通過熱傳遞的方法降低水的內能,故B錯誤;
因為能量損失柴油機的效率不可能達到100%,故C錯誤;
分子在不停的做無規則的運動,國慶月餅飄香,說明分子在不停地做無規則的運動,故D錯誤;故選A
2.下述說法中正確的是()
A.物體放熱時,氣溫不一定下降
B.擦黑板時煙塵飄落,這是分子在運動
C.柴油機的做功沖程是將機械能轉化為內能
D.高山上水在90℃就沸騰了,表明氣壓越大沸點越低
解析
物體放熱時,氣溫不一定下降,如晶體的融化、液體的沸騰過程,物體放熱,但氣溫保持不變,選項A是正確的;
分子是很小的,只有用電子顯微鏡能夠觀察到,B選項中擦黑板時煙塵紛飛,不是分子的運動,是錯誤的;
柴油機的做功沖程是將內能轉化為機械能,選項C是錯誤的;
液面氣壓越大,液體的沸點越高,高山上水在90℃就沸騰了,表明氣壓越低沸點越低,選項D是錯誤的。
故本題正確選項是A。
3.右圖是柴油機的工作過程中一個工作循環的四個沖程,其中屬于做功沖程的是()
A.
B.
C.
D.
本題應捉住柴油機的一個工作循環由如圖所示的四個沖程組成:吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程.
判定沖程名稱可用口訣:“先看氣門開關情,再看活塞上下行;開下吸氣開上排,關上壓縮關下功;”進行剖析;
其中在做功沖程中,是內燃機的內能轉化為機械能,在壓縮沖程中是機械能轉化為內能.
解析
A、兩氣門都關掉,活塞上行,氣缸體積變小,是壓縮沖程,不符合題意;
B、排氣門開啟,二氧化碳流出氣缸,是排氣沖程;不符合題意;
C、兩氣門都關掉,活塞下行,氣缸體積變大,是做功沖程,符合題意;
D、進氣門開啟,二氧化碳流入氣缸,是吸氣沖程;不符合題意.
故選C.
4.關于熱機的效率,下述說法中正確的是()
A.熱機的效率可以等于1
B.燃料完全燃燒放出的熱量不可能全部拿來做功
C.降低熱損失對提升熱機效率無影響
D.設法借助廢水的能量也不能提升熱機效率
熱機的效率是拿來做有用功的那部份能量與燃料完全燃燒形成的能量之比.拿來做有用功的那部份能量與廢水帶走的能量、散熱消耗的能量、克服磨擦做功消耗的能量之和等于燃料完全燃燒釋放的能量.據此剖析選擇.
解析
A、熱機工作時,不可防止的要克服機械部件間的磨擦做額外功,同時要散失大部份能量,所以熱機效率一定大于1,故A錯;
B、燃料完全燃燒放出的熱量,一部份要拿來克服機械部件間的磨擦做額外功,要散失大部份,所以不可能全部拿來做功轉化為機械能,故B正確;
C、減少熱損失,可以降低額外功而提升熱機效率,故C錯;
D、設法借助廢水的能量,可以減小有用功,在消耗燃料相同時,可以提升熱機效率,故D錯.
故選B.
5.下表是××型小車輛的部份數據:
小車輛的質量
柴油的密度0.71×103kg/m3
100km耗油量10L
柴油的價錢8.5元/L
求:
(1)若該小車輛行駛100km.則需耗油多少kg?(1L=10-3m3)
(2)從某一時刻開始,貨車遭到水平方向的牽引力F隨運動時間t的變化關系如右圖甲所示熱機的效率公式變形公式,貨車的運動速率v與時間t的關系如右圖所示.第50s鐘到100s鐘內牽引力的功率為多少?
(3)某司機在高速路上飆車,當時速達到180km/h,發覺車輛有飄浮感,及不平穩,不好控制,請你依據車輛的外觀結構對這一現象作出合理的解釋.
(1)由表格數據可知,車輛行駛100km消耗的柴油的容積,借助密度公式求消耗柴油的質量;(2)從甲圖上讀出牽引力,從乙圖上讀出速率,按照P=Fv求出功率;(3)流體流速大的地方浮力小、流速小的地方壓強悍,據此剖析.
解析
(1)由表格數據可知,100km耗油量V=10L,柴油的密度ρ=0.71×103kg/m3,
∵ρ=
,
∴汽油的質量:
m柴油=ρV=0.71×103kg/m3×10×10-3m3=7.1kg;
(2)由甲圖知,貨車在第50s鐘到100s鐘內勻速行駛,牽引力F=8×104N,
由乙圖知,車的速率是v=0.5m/s,
車牽引力的功率:P=Fv=8×108N×0.5m/s=4×104W.
(3)車輛超速時,其上表面流速快,浮力小,下邊的流速慢,壓強悍,形成向下的升力,促使車輛有懸浮感,極不平穩,不好控制.
答:
(1)若該小車輛行駛100km,需耗油7.1kg;
(2)第50s鐘到100s鐘內牽引力的功率為4×104W;
(3)車輛超速時,其上表面流速快,浮力小,下邊的流速慢,壓強悍,形成向下的升力,致使車輛有懸浮感,極不平穩,不好控制.