Question

【題目】如圖1四缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理：內(nèi)燃機(jī)通過(guò)連桿把四個(gè)汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過(guò)程錯(cuò)開(kāi)，在飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的每半周里，都有一個(gè)汽缸在做功，其他三個(gè)汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作．

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)在做功沖程里，高溫、高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)外做功，同時(shí)將能轉(zhuǎn)化為能．
（2）有一臺(tái)四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，其主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示．其中排量等于四個(gè)汽缸工作容積的總和，汽缸工作容積指活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過(guò)的容積，又稱(chēng)單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運(yùn)動(dòng)的距離（既沖程長(zhǎng)）．轉(zhuǎn)速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)．

排量	2.0L
輸出功率	120kW
轉(zhuǎn)速	6000r/min

①該發(fā)動(dòng)機(jī)在1s內(nèi)做功J，單缸排量V=L．
②在每個(gè)做功沖程里，發(fā)動(dòng)機(jī)做功W=J．
（3）在做功沖程里，燃?xì)鈱?duì)活塞所做的功可表示為W=pV，式中p表示燃?xì)鈱?duì)活塞的壓強(qiáng)，則p=Pa（1L=10﹣3m3）．
（4）如圖2發(fā)動(dòng)機(jī)在做功沖程中的示意圖．下面給出了公式W=pV的證明，請(qǐng)將推過(guò)程補(bǔ)充完整（要求各表達(dá)式均用S、l或p表示）：
設(shè)活塞的面積為S，沖程長(zhǎng)為l，燃?xì)鈱?duì)活塞的壓強(qiáng)為p，則燃?xì)鈱?duì)活塞的壓力F= ， 燃?xì)鈱?duì)活塞所做的功W= ， 又根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知發(fā)動(dòng)機(jī)的單缸排量V= ， 故W=pV．

Answer 1

【答案】
（1）內(nèi),機(jī)械
（2）1.2×105,0.5,600
（3）1.2×106
（4）pS,psl,Sl
【解析】解：（1）在做功沖程中，燃?xì)鈨?nèi)能對(duì)外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；（2）已知輸出功率是120kW，所以每秒做功W=1.2×105W×1s=1.2×105J；

由表格信息可知，①因?yàn)檗D(zhuǎn)速為6000r/min，四沖程內(nèi)燃機(jī)每個(gè)工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周、做功一次，

所以1s內(nèi)做功50次，

因?yàn)樗母卓偱帕繛?.0L，

單缸排量：v= ×2.0L=0.5L，

所以發(fā)動(dòng)機(jī)在1s內(nèi)做功1.2×105J，②因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)有四個(gè)缸同時(shí)工作，

所以每個(gè)缸1s內(nèi)做功：

W= ×1.2×105J=3×104J，

因?yàn)?s內(nèi)做功50次，

所以每個(gè)做功沖程做功：

W′= ×3×104J=600J．（3）因?yàn)閃′=pV，V=0.5L=0.5×10﹣3m3，

所以燃?xì)鈱?duì)活塞的壓強(qiáng)：

p= = =1.2×106Pa（4）由壓強(qiáng)公式p= 可知，F(xiàn)=PS，

活塞做功W=Fl=pSl，而V=Sl，

所以W=pV；

所以答案是：（1）內(nèi)；機(jī)械；（2）①1.2×105；0.5；②600；（3）1.2×106；（4）pS；psl；Sl．

【考點(diǎn)精析】通過(guò)靈活運(yùn)用壓強(qiáng)的大小及其計(jì)算和功的計(jì)算，掌握壓強(qiáng)的計(jì)算公式及單位：公式：p =F/s ,p表示壓強(qiáng)，F(xiàn)表示壓力，S表示受力面積壓力的單位是 N，面積的單位是 m2, 壓強(qiáng)的單位是 N/m2,叫做帕斯卡，記作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡單位很小，一粒平放的西瓜子對(duì)水平面的壓強(qiáng)大約為20Pa）；功的計(jì)算公式：W = F S；F 表示力，單位：牛( N ) ． S 表示距離，單位：米（m）W表示功， 功的單位就是牛· 米 ． 叫作焦耳．即：1 J = 1N·m即可以解答此題．