Question

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、高壓的燃氣推動活塞向下運動，對外做功，同時將

內(nèi)

能轉(zhuǎn)化為

機械

能．

排   量	2.0L
輸出功率	120kW
轉(zhuǎn)   速	6 000r/min

（2）有一臺四缸發(fā)動機，其主要技術(shù)指標如右表所示．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)．
①該發(fā)動機在1s內(nèi)做功

1.2×10⁵

J，單缸排量V=

0.5

L．
②在每個做功沖程里，發(fā)動機做功W=

600

J．
（3）在做功沖程里，燃氣對活塞所做的功可表示為W=p V，式中 p表示燃氣對活塞的壓強，則 p=

1.2×10⁶

Pa．（1L=10^-3 m³）

Answer 1

分析：（1）發(fā)動機在做功沖程里，高溫、高壓的燃氣膨脹推動活塞做功，將燃氣的內(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P=

W

t

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，燃氣對活塞所做的功的大小，又知道單缸排量v，利用W=pv求燃氣對活塞的壓強．

解答：解：（1）在做功沖程里，高溫、高壓的燃氣膨脹做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；
（2）①∵P=

W

t

，
∴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=

1

4

×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

4

×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′=

1

50

×3×10⁴J=600J．
（3）∵W′=pv，v=0.5L=0.5×10^-3m³，
∴燃氣對活塞的壓強：
p=

W′

v

=

600J

0.5×10-3m3

=1.2×106Pa；
故答案為：（1）內(nèi)；機械；
（2）①1.2×10⁵；0.5；②600；
（3）1.2×10⁶．

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，需要細心，屬于難題．