Question

如圖為四缸發(fā)動機工作原理：內(nèi)燃機通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過程錯開，在飛輪轉(zhuǎn)動的每半周里，都有一個汽缸在做功，其他三個汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作．
（1）發(fā)動機在做功沖程里，高溫、高壓的燃?xì)馔苿踊钊�向下運動，對外做功，同時將______能轉(zhuǎn)化為______能．
（2）有一臺四缸發(fā)動機，其主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示．其中排量等于四個汽缸工作容積的總和，汽缸工作容積指活塞從上止點到下止點所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運動的距離（既沖程長）．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)動機在1s內(nèi)做功______J，單缸排量v=______L．
②在每個做功沖程里，發(fā)動機做功W=______J．
（3）在做功沖程里，燃?xì)鈱�活塞所做的功可表示為W=pv，式中p表示燃?xì)鈱�活塞的壓強，則p=______Pa（1L=10^-3m³）．
（4）如圖為發(fā)動機在做功沖程中的示意圖．下面給出了公式W=pv的證明，請將推導(dǎo)過程補充完整（要求各表達式均用S、l或p表示）：設(shè)活塞的面積為S，沖程長為l，燃?xì)鈱�活塞的壓強為p，則燃?xì)鈱�活塞的壓�?br />F=______，燃?xì)鈱�活塞所做的功W=______，又根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知發(fā)動機的單缸排量v=______，故W=pV．

Answer 1

【答案】分析：（1）發(fā)動機在做功沖程里，高溫、高壓的燃?xì)馀蛎浲苿踊钊�做功，將燃�(xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能．
（2）①知道發(fā)動機的輸出功率，利用功率公式計算發(fā)動機在1s內(nèi)做功；知道四個缸總排量，可以求單缸排量；
②已求出發(fā)動機1s內(nèi)做功多少，因為有四個缸同時工作，所以可以求出每個缸1s內(nèi)做功多少，又知道轉(zhuǎn)速（每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)）為6000r/min，而四沖程內(nèi)燃機每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周、做功一次，可知1min內(nèi)做功3000次，得出1s內(nèi)做功50次，可以求每個做功沖程里發(fā)動機做功多少．
（3）上面求出了在每個做功沖程里，燃?xì)鈱�活塞所做的功的大小，又知道單缸排量v，利用W=pv求燃?xì)鈱�活塞的壓強�?br />（4）在做功沖程里，求出了燃?xì)鈱�活塞的壓強，知道活塞的面積，利用求活塞受到的壓力，又知道活塞移動的距離（沖程長），利用功的公式W=Fs求每個做功沖程燃?xì)庾龉Γ?br />解答：解：（1）在做功沖程里，高溫、高壓的燃?xì)馀蛎涀龉�，將�?nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；
（2）①∵，
∴發(fā)動機在1s內(nèi)做功：
W=Pt=120×10³W×1s=1.2×10⁵J，
∵四缸總排量為2.0L，
單缸排量：
v=×2.0L=0.5L，
②∵發(fā)動機在1s內(nèi)做功1.2×10⁵J，
發(fā)動機有四個缸同時工作，
∴每個缸1s內(nèi)做功：
W=×1.2×10⁵J=3×10⁴J，
又∵轉(zhuǎn)速為6000r/min，四沖程內(nèi)燃機每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周、做功一次，
∴1s內(nèi)做功50次，
每個做功沖程做功：
W′=×3×10⁴J=600J．
（3）∵W′=pv，v=0.5L=0.5×10^-3m³，
∴燃?xì)鈱�活塞的壓強�?br />；
（4）∵，
∴活塞受到的壓力：
F=ps，
∵在做功沖程，活塞移動的距離為l，發(fā)動機的單缸排量v=sl，
∴燃?xì)鈱�活塞所做的功�?br />W=Fl=psl=pv．
故答案為：（1）內(nèi)，機械；
（2）①1.2×10⁵，0.5，②600；
（3）1.2×10⁶；
（4）ps，psl，sl．
點評：本題綜合考查了功的計算、功率的計算、壓強的計算，計算到每一個沖程，繁雜，需要細(xì)心，屬于難題．