第十二章 机械能和内能
一、选择题
1.微波炉是一种家用的食品加热炉，它利用（）
A. 电流的热效应 B. 微波的能量 C. 光波的能量 D. 红外线的热作用
2.泉州地处沿海,其昼夜气温变化不如地处沙漠的吐鲁番大,其主要原因是海水与沙石相比有较大的（ ） A. 热量 B. 密度 C. 比热容 D. 内能 3.冬天，我们常用热水袋取暖，这主要是因为水具有（ ）
A. 较大的比热容 B. 较大的密度 C. 较高的沸点 D. 较大的质量 4.关于内能，下列说法正确的是( ) A.0℃以下的物体，没有内能 B.0℃以下且静止的物体，没有内能 C.温度低的物体可能比温度高的物体内能多 D.物体内能增加，一定要从外界吸收热量
5.四冲程汽油机工作时，主要将机械能转化为内能的冲程是（ ）
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程 6.将一瓶酒精用去三分之二，则剩余部分酒精的质量、比热容和热值（ ） A. 都变为原来的三分之一 B. 热值、比热容不变，质量变为原来的三分之一 C. 都不变 D. 热值不变，质量、比热容变为原来的三分之一 7.下列关于能量的转化和守恒的说法,正确的是（ ）
A. 柴油机的压缩冲程将机械能转化为内能 B. 火力发电厂主要把煤的化学能直接转化为电能 C. 由能量守恒定律可知,永动机总有一天可以制造成功 D. 由能量守恒定律可知,只要尽可能减小绳子与滑轮之间摩擦,滑轮组的机械效率可能会达到100% 8. 下列关于热现象的说法中正确的是（ ）
A. 温度高的物体含有的热量多 B. 物体的内能增加，一定时从外界吸收了热量 C. 液体的沸点随液面上方气压的增大而降低 D. 冰水混合物吸热时，温度不变，内能增大 9.下列说法中正确的是（ ）
A. 物体运动越快，内能越大 B. 物体运动越快，温度越高 C. 物体运动越快，它的动能越大 D. 物体运动越快，它的机械能越大
10.用相同的酒精灯分别对a、b两液体加热（如图2，根据测得数据分别描绘出两液体的温度随加热时间 mb ， 变化的图象（如图乙）．在相同的时间内两液体吸收的热量相等，不计液体热量散失，分别用ma ，ca ， cb表示a、b两液体的质量和比热容，则结合图中信息作出的下列推断正确的是（ ）
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A. 若ma=mb ， 则ca＞cb B. 若ma=mb ， 则ca=cb C. 若ca=cb ， 则ma＜mb D. 若ca=cb ， 则ma＞mb 11.关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（ ） A. 物体的温度越高，所含的热量越多 B. 物体的温度升高，内能增大
C. 进行热传递时，热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递 D. 冬天用热水袋取暖是通过做功方式改变内能的
12.小明将一次性纸杯倒满开水，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），这杯水温度降低到可以饮用时，放出的热量最可能是（ ）
A. 1×104J B. 4.2×104J C. 1×105J D. 1.5×105J
二、填空题
13.如图所示，用力划火柴，是利用增大________ 的方法增大摩擦力，从能量的转化角度来看，它与汽油机的________ 冲程能量转化相同。
14.酒精灯中的酒精燃烧一部分后，剩余的酒精热值________，比热容________（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
15.牡丹江局是水稻的主产区之一。水稻是喜温植物，春季育秧时，通常傍晚向秧田灌水，早晨将水放出，“内能”，“热量”)。 以防霜冻.是因为水的________较大。气温降低时，水能放出较多的________(选填“温度”，16.如图所示，在试管内装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲出．在这个实验中，燃料燃烧时的________能转化为________能，传给水和水蒸气，最后转化为塞子的________能．
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17.汽油机工作的四个冲程中，只有________冲程是燃气对外做功，在此冲程中，内能转化为________能． 18.额定功率为1000W的电热水壶正常工作时，将质量为1.5㎏的水从20℃加热到100℃，耗时10min，则水吸收的热量为________J，电热水壶消耗的电能为________J，该热水壶的效率是________ ． 19.如图所示，是人造地球卫星运动的轨道示意图，当人造地球卫星从远地点向近地点运动的过程中，________能转化为________能，在近地点，速度最________（大/小）。
20.如图甲是一种新型插座，它能即时显示接在该插座时的用电器的工作电压和所耗电费等信息（插座本身消耗电能由内部电池提供），小明将装有质量为2.4kg、初温为10℃水的电水壶插在该插座上，这时插座屏幕上显示如图乙所示，当水烧开至100℃时，屏幕显示如图丙所示，这段时间内电水壶消耗的电能为________J，[电费单价：0.5元（/kW•h）c水=4.2×103J/实际功率为________W，电水壶烧水的效率为________．；（kg•℃）]
21.人类对内能的大量利用，好处是给人类文明________，其缺点是由于燃料在燃烧时会产生________和________等，会造成________，大气污染不但直接有害人体健康，而且会影响植物的________甚至影响全球的________．
22.一杯水， 再由50ºC加热到70ºC时吸收的热量为Q2 ， 温度由30ºC加热到50ºC时吸收的热量为Q1 ，Q1________ Q2（填‘大于’、‘小于’或‘等于’）。
三、实验探究题
23.如图所示是“探究不同物质吸热升温现象”的实验．将质量相等的沙子和水分别装在易拉罐中，并测出沙子和水的初温．然后用酒精灯加热并不断搅拌，每隔lmin记录一次温度．实验记录如表：
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加热时间/min 温度/℃ 沙子 水 0 20 20 1 25 21 2 29 22 3 34 23 4 38 24 （1）实验中，加热时间长短 实质上反映了________．
（2）分析表格数据可知，对于质量相等的沙子和水：吸收相等热量，升温较快的是________；若使两者升高相同的温度，则________吸收的热量较多．通过大量类似实验，人们发现了物质的又一种物理属性，物理学将这种属性叫做________
24.小明为比较“不同物质的吸热能力”设计了如下的实验方案：将质量相等的水和煤油分别装入烧杯中，固定在铁架台上，用两个相同的酒精灯同时加热水和煤油，实验装置如图所示，实验时每隔一段时间同时测量水和煤油的温度．
（1）在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是（甲图中）：先调整固定 ________ 的位置，再调整固定 ________ 的位置（选填“A”或“B”）．
（2）下表是小明在探究过程中记录的数据．由表格可知，小明是通过________ 方法，来比较水和煤油的吸热能力的．
小明得出的结论是________ 物质 次数 1 水 2 3 煤油 4 0.2 10 2 0.2 0.1 10 10 4 1 质量m/kg 0.1 升高的温度△t/℃ 10 加热时间t/min 2 4 / 12
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（3）若水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），请你计算出第一次实验中，水吸收的热量．
四、综合题
25.小星用燃气灶将质量为2 kg，温度为25℃的水加热到100℃，则水需要吸收多少热量?该燃气灶的热效 率是25％，则加热这些水需要燃气多少千克?【水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），燃气的热值是4.5×107J/kg】26.=某汽车的四冲程的汽油机的最大功率是60KW，以最大功率工作时飞轮转速为2400r/min，活塞从气缸一端运动到另一端所扫过的容器为气缸排气量，汽油机工作时，为保证汽油有效燃烧，汽油必须与吸进空气成适当比例，这就是空燃比（可燃混合气体中空气质量与燃油质量之比），如图为该汽车汽油机的示意图，该气缸的排气量为1.8L，燃烧室（活塞移至最上方时的上方空间）容积为0.2L，空燃比14：1，可燃混合气体的密度为1.35kg/m3 ．
（1）汽油是由石油提炼出来的，石油属于________（选填“新”、“清洁”、“可再生”、“不可再生”）能源． （2）汽车制动过程中，其动能转化为地面、轮胎、空气的内能，这些内能无法自动地转化为机械能再用来驱动汽车，这说明能量的转化具有________性．
（3）该汽油机以最大功率工作时，每秒钟做功________次，其中，________冲程汽油机对汽车提供动力．（4）当这辆汽车以最大功率在平直公路上以108km/h的速度匀速行驶，则汽车所受的阻力是________ N，此时，该汽车的汽油机每秒钟燃烧汽油的质量是________ g．
答案解析
一、选择题 1.【答案】B
【解析】【分析】电磁波除了用于通信外，还有别的用途；微波炉内有很强的电磁波，这种波的波长很短，食物分子在它的作用下剧烈振动，使得内能增加，温度升高．
【解答】因为微波有能量，所以可以用它来加热食物，即选项B正确； 故选B． 2.【答案】C
【解析】【分析】水的比热容较大，和其他物质相比，水可以在吸收或释放相同热量时，温度变化较小． 沙石的比热容较小，和其他物质相比，沙石可以在吸收或释放相同热量时，温度变化较大．沙石的比热容小，白天受太阳照射后，温度升高的较多，晚上降温程度较大，所以昼夜温差大．
沿海地区水较多，由于水的比热容大，所以即使白天受太阳照射后，温度升高的也不多，晚上降温程度较小，所以昼夜温不大． 故选C
【点评】本题考查学生对比热容定义的理解能力． 3.【答案】A
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【解析】【分析】因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，所以用热水袋取暖。 故选A
【点评】解决本题的关键是熟知水的比热容大。 4.【答案】C
【解析】 AB、内能不可能为0，AB不符合题意；
C、温度低的物体可能比温度高的物体内能多，因为内能的大小不但和温度有关，还和质量和状态有关．C符合题意．
D、D物体内能增加，一定要从外界吸收热量，这句话不正确，因为改变物体内能的方法有：做功和热传递．不符合题意． 故答案为：C．
【分析】内能的影响因素有温度、质量、状态等，改变内能的方法有做功和热传递. 5.【答案】B
【解析】 四冲程汽油机工作时，一个工作循环由：吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成； 吸气和排气冲程，都有气门打开，没有能的转化；
压缩冲程中，两气门关闭，活塞向上运动，压缩气体做功，机械能转化为内能； 做功冲程中，两气门关闭，燃料燃烧释放的内能推动活塞向下运动，内能转化为机械能； 故答案为：B
【分析】内燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程.一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周. 6.【答案】B
【解析 酒精用去三分之二后，质量变为原来的三分之一，热值和比热容都是物质本身的属性，只与物质的种类有关，与物质的质量无关，所以当质量改变时，热值和比热容都不变，B不符合题意. 故答案为：B.
【分析】单位质量某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值，比热容是单位质量的物质温度每升高[或降低]一摄氏度，所吸收[或放出]的热量两者与质量无关. 7.【答案】A
【解析】 A、柴油机的压缩冲程将机械能转化为内能，A符合题意；
B、火力发电厂主要把煤的化学能先转化为内能，再将内能转化为机械能，最后将机械能转化为电能，B不符合题意；
C、由能量守恒定律可知,永动机不能制造成功，C不符合题意；
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D、由能量守恒定律可知，尽可能减小绳子与滑轮之间摩擦,可以提高滑轮组的机械效率，但滑轮组的机械效率不能达到100%，D不符合题意。
故答案为：A。【分析】A、柴油机的压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能；B、火力发电厂发电时的能量转化：燃料的化学能
内能
机械能→电能；C、由能量守恒定律可知,虽然能
量在转化的过程中守恒，但是能量的转移是有方向性的；D、使用任何机械时，额外功总是存在的，机械效率达不到100%。 8.【答案】D
【解析】【解答】解：A、热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量，故A错误； B、物体的内能增加，可能从外界吸收了热量，也可能是外界物体对他做功，故B错误； C、液体的沸腾随着气压的增大而升高，液体的沸点随液面上方气压的增大而升高，故C错误； D、冰水混合物质量不变，温度不变，但吸热，所以内能增大，故D正确． 故选D．
【分析】（1）热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量；（2）做功和热传递都能改变物体的内能；（3）液体的沸腾随着气压的增大而升高；（4）内能的大小与物体质量、温度和状态有关．此题考查了热量的理解、改变内能两种方式的理解、气压与沸点关系的理解和内能的影响因素，是一道综合题． 9.【答案】C
【解析】【分析】物体由于运动而具有的能叫动能；物体内所有分子热运动具有的动能和分子势能的总和叫内能；据此分析判断．
【解答】物体运动越快，物体的动能越大，但机械能是动能和势能之和，物体的机械能不一定大，故C正确、D错；
内能是物体内所有分子热运动具有的动能和分子势能的总和，温度是指物体的冷热程度，都与物体运动速度无关，故AB都错． 故选C．
【点评】本题考查了学生对动能、内能、温度几个概念的了解与掌握，属于基础题目．
10.【答案】C
【解析】【解答】解：AB、若ma=mb ， 吸收相同的热量，a的温度升高幅度大，由c= 热容较小，b的比热容较大．AB错误；
C、若ca=cb ， 吸收相同的热量，a的温度升高幅度大，由m= 正确，D错误．
知，a的质量较小，b的质量较大，C
知，a的比
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故选：C．
【分析】物质吸收热量的多少与比热容、质量和升高的温度成正比，由题意知，相同时间两种液体吸收的热量相同，由图象可以得到升高的温度与热量的关系，利用Q=cm△t变形公式对比热容和质量大小作出判断．
11.【答案】B
【解析】【解答】解：A、热量是热传递过程中能量的改变量，不能说物体的温度越高所含的热量就越多，故A错；
B、影响物体内能大小的因素有：物体的温度、质量、状态等，一个物体的温度越高内能越大，故B对； C、物体间发生热传递的条件是;存在温度差，热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递，故C错； D、冬天用热水袋取暖是通过热传递的方式改变内能的，故D错。 故选B。
【分析】（1）热量是物体在热传递过程中能量的改变量；（2）影响物体内能大小的因素有：物体的温度、质量、状态等，一个物体的温度越高内能越大；（3）物体间发生热传递的条件是;存在温度差；（4）改变物体内能的方式：热传递、做功。热传递改变物体的内能是能的转移，做功改变物体的内能是内能和其它形式能的转化。 12.【答案】B 【解析】【解答】解：
一次性纸杯能盛水的质量在200g=0.2kg左右，开水温度降低到可以饮用时，降低的温度大约为50℃， 水放出的热量是： Q放=cm△t
=4.2×103J/（kg•℃）×0.2kg×50℃ =4.2×104J．
故B符合实际情况． 故选B．
【分析】估计一次性纸杯能盛水的质量在200g左右，开水温度降低到可以饮用时降低的温度大约为50℃，根据Q放=cm（t0﹣t）可求出水放出的热量． 二、填空题
13.【答案】压力 ；压缩
【解析】【解答】用力划火柴，利用增大压力的方法增大了火柴与火柴盒的摩擦力；这个过程中，机械能转化成内能，与汽油机的压缩冲程的能量转化相同。 【分析】增大摩擦力方法和内燃机的4个冲程
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14.【答案】不变；不变
【解析】【解答】热值是燃料的一种特性,它只与燃料的种类有关.比热容是物质也的一种特性,它也只与物质的种类有关.
当一杯酒精烧掉一半以后,剩下的酒精的热值和比热容大小均不变. 故答案为：不变；不变．
【分析】比热容、热值是物质的一种特性，与物质的种类有关，与质量的大小无关． 15.【答案】比热容；热量
【解析】【解答】水的比热容是常见物体中最大的；根据Q放＝Cm(t−t0)，气温降低时，由于水的比热容比较大，在质量一定时，水可以放出更多的热量。
故答案为：比热容；热量.【分析】比热容的物质的吸热能力，水的比热容较大，吸热能力强. 16.【答案】化学；内；机械 【解析】【解答】解：
在试管中装些水，用酒精灯加热的过程中，燃料燃烧的化学能转化内能；这些内能传递给试管中的水，使得水的内能增加，产生大量的水蒸气，试管内的气体压强增大，大于外界的大气压，水蒸气就会将塞子冲出，即对塞子做功，水的内能转化为塞子的机械能． 故答案为：化学；内；机械．
【分析】该题考查内能做功过程，即先通过燃料燃烧增加内能，而后内能对外做功，即将内能转化为机械能，故据此思路分析即可． 17.【答案】做功；机械
【解析】【解答】解： 在一台单缸四冲程汽油机工作的四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，完成了内能和机械能的转化；压缩冲程是将机械能转化为了内能的过程． 故答案为：做功；机械．
【分析】汽油机的四个冲程中有两个冲程发生能量转化，一是压缩冲程中机械能转化为内能；二是做功冲程中内能转化为机械能．
18.【答案】5.04×105；6×105；84% 【解析】【分析】（1）水吸收的热量： Q吸=cm△t
=4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃） =5.04×105J．（2）电热水壶消耗的电能：
W=Pt=1000W×600s=6×105J，（3）电热水壶的效率：
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η= ×100%= ×100%=84%．
故答案为：5.04×105；6×105；84%． 19.【答案】重力势；动；大
【解析】【分析】在机械能守恒的前提下，当人造地球卫星从远地点向近地点运动的过程中，位置越来越低，重力势能减小，重力势能转化为动能，速度越来越大，在近地点，速度最大。 20.【答案】1.08×106；1500；84%
【解析】【解答】解：这段时间内消耗的电能为W= 实际功率为P=
=
=1500W；
=0.3kW•h=1.08×106J，
水吸收的热量为：Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×2.4kg×（100℃﹣10℃）=907200J 则烧水效率为：η=
×100%=
×100%=84%
故答案为：1.08×106；1500；84%．
【分析】（1）电价和显示费用求出消耗的电能；（2）根据P=W/t求出实际功率；（3）利用Q=cm△t求出水吸收的热量，结合效率公式求出烧水效率．
21.【答案】带来文明；二氧化硫；氮氧化物；环境污染；正常生长；气候
【解析】【解答】解：人类对内能的大量利用，好处是给人类文明带来来了很大的进步；缺点是：因为人类获得内能的主要途径是燃料燃烧，由于燃料燃烧的时候会产生二氧化硫和氮氧化物等有害物质，会造成酸雨，影响植物生长，造成环境污染． 故本题答案为：带来文明，二氧化硫，氮氧化物，环境污染，正常生长，气候．
【分析】要解答本题需掌握：内能大量的利用，给人们带来的好处和对环境的污染． 22.【答案】等于
【解析】【解答】由题意知，同一杯水质量相同，m1=m2 ， 比热也相同，c1=c2 ， 由30℃加热到50℃时升高的温度△t1=50℃-30℃=20℃，由50℃加热到70℃时升高的温度△t2=70℃-50℃=20℃，两次加热升高的温度也相同，△t1=△t2 ， 由热量公式：Q=cm△t很容易得知，Q1=Q2。
【分析】解决本题的关键是根据热量的计算公式Q=cm（t-t0）分析吸收热量大小关系。 三、实验探究题
23.【答案】（1）水和沙子吸收热量的多少 （2）沙子；水；比热容
【解析】【解答】解：（1）用相同的酒精灯加热，在相等时间内水与沙子吸收的热量相等，加热时间实质上反映了水和沙子吸收热量的多少，加热时间越长，说明吸收热量越多．（2）由表中实验数据可知，
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对于质量相等的沙子和水：吸收相等热量，升温较快的是沙子；若使两者升高相同的温度，水加热时间较长，说明吸收的热量较多．由上可知，水吸热能力较强，物理学将这种属性叫做比热容．故答案为：（1）水和沙子吸收热量的多少；（2）沙子；水；比热容．
【分析】（1）实验中通过加热时间来反映水和沙子吸收热量的多少；（2）分析表中实验数据，然后得出结论．
24.【答案】（1）B；A
（2）升高相同的温度比较吸热的多少；水的吸热能力比煤油强． （3）Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×10℃=4.2×103J． 答：水吸收的热量为4.2×103J．
【解析】【解答】解：（1）在安装、调整实验器材时，要先安装下面的，因为如果先安装上面的，下面不一定合适．所以先固定B装置，再调整A装置的位置．
（2）分析第1、3次或第2、4次实验数据，可知物质的质量相等，升高的温度相同，而物质吸收的热量不同，因此可以得出的初步结论是：质量相同的不同物质（或水和煤油）升高相同的温度，吸收的热量不相同（或加热的时间不相同）．
【分析】（1）在安装、调整实验器材时，要先安装下面的，因为如果先安装上面的，下面不一定合适． （2）利用控制变量法分析实验时，其基本思路是先找出相同（保持不变）的实验条件，然后再找出不同的实验条件，最后观察实验结果跟变化的实验条件之间的关系．
利用控制变量法归纳实验结论的基本步骤是：先书写保持不变的条件，再书写变化规律． （3）直接利用Q=cm△t即可计算出水吸收的热量． 四、综合题
25.【答案】解 : 水吸收的热量
燃气完全燃烧时放出的热量
燃气的质量
答 : 水吸收的热量是6.3×105J , 需要燃气0.056千克 .
【解析】【分析】利用公式Q吸=cmΔt计算水吸收的热量；根据效率公式求出燃气需放出的热量Q放 ， 再根据公式Q放＝qm计算需要的燃气的质量 . 26.【答案】（1）不可再生 （2）方向
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（3）20；做功 （4）2×103；3.6
【解析】【解答】解：（1）石油、化石能源、核能等不能够短时间得到补充，属于不可再生能源；（2）散失到空气中的内能无法自动转化为机械能再用来驱动骑车，这是因为能量的转移和转化具有方向性；（3）汽油机的转速为2400r/min，说明1s内汽油机曲轴的转动次数等于40．一个工作循环中，曲轴转动两周，对外做功一次，1s内曲轴转动40次，对外做功20次； 做功冲程产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功，做功冲程汽油机对汽车提供动力；（4）汽车以ν1=108km/h=30m/s匀速行驶时，汽车受到的阻力等于牵引力，有 P= Ff=
= =
=Fv=Ffv
=2×103N；
一个工作循环吸入混合物的体积： 由题意知：1.8L=（1﹣
）V，则V=1.8L×
=2.025L=2.025×10﹣3m3；
一个工作循环吸入混合物的质量：
m混=ρ混V=1.35kg/m3×2.025×10﹣3m3=2.7×10﹣3kg 一个工作循环吸入汽油的质量 m油=
m混=
×2.7×10﹣3kg=0.18×10﹣3kg；
1s对外做功20次，汽车的汽油机每秒钟燃烧汽油的质量是：0.18×10﹣3kg×20=3.6×10﹣3kg=3.6g． 故答案为：（1）不可再生；（2）方向；（2）20；做功；（3）2×103；3.6，
【分析】（1）能够短时间从自然界得到补充的是可再生能源，短时间得不到补充的是不可再生能源；（2）能量转化和转移是有方向性的，并且能量在转化或转移的过程中总量保持不变；（3）四冲程汽油机的四个冲程为一个工作循环，一个工作循环中只有做功冲程对外做功，活塞往复两次，曲轴转动两周．先根据汽油机的转速求出1s内汽油机曲轴的转动圈数，然后求出1s内汽油机对外做功的次数；在压缩冲程末、做功冲程初，火花塞冒出电火花，将混合气体点燃，混合气体剧烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功；（4）当汽车匀速行驶时，有P=Fv=F阻v，根据输出功率求出阻力的大小；轮轴转动两周，完成一个工作循环，吸气一次，根据m=ρV计算出燃料混合物的质量，根据空燃比计算出汽油的质量．
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