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13.如圖1為四缸發(fā)動機工作原理:內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,同時將內能轉化為機械能.
(2)有一臺四缸發(fā)動機,其主要技術指標如下表所示.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(即沖程長).轉速表示每分鐘,曲軸或飛輪所轉的周數.
排量2.0L
輸出功率120kW
轉速6000r/min
①該發(fā)動機在1s內做功1.2×105J,單缸排量V=0.5L.
②在每個做功沖程里,發(fā)動機做功W=600J.
(3)在做功沖程里,燃氣對活塞所做的功可表示為W=pV,式中p表示燃氣對活塞的壓強,則p=1.2×106Pa(1L=10-3m3
(4)如圖2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,請將推導過程補充完整(要求各表達式均用S、l或p表示):設活塞的面積為S,沖程長為l,燃氣對活塞的壓強為P,則燃氣對活塞的壓力F=pS,燃氣對活塞所做的功W=psl,又根據數學知識可知發(fā)動機的單缸排節(jié)V=Sl,故W=pV.

分析 (1)在內燃機的做功沖程中,是燃氣的內能轉化為活塞的機械能;
(2)發(fā)動機做的功W=Pt,將功率值代入即可求解;
四缸發(fā)動機的容量是2.0L,所以每個汽缸的容量是0.5L;
解決此題要知道發(fā)動機飛輪每轉動兩周里做功一次,所以結合表格數據可知,該發(fā)動機每分鐘可以做功3000次;
(3)結合公式W=pV變形可得P=$\frac{W}{V}$,將功和單缸排量值代入即可得出答案;
(4)推導公式時需要結合壓強公式、功的公式及幾何知識進行分析解答.

解答 解:
(1)在做功沖程中,燃氣內能對外做功,將內能轉化為機械能;
(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因為轉速為6000r/min,四沖程內燃機每個工作循環(huán)曲軸轉兩周、做功一次,
所以1s內做功50次,
因為四缸總排量為2.0L,
單缸排量:v=$\frac{1}{4}$×2.0L=0.5L,
所以發(fā)動機在1s內做功1.2×105J,
②因為發(fā)動機有四個缸同時工作,
所以每個缸1s內做功:
W=$\frac{1}{4}$×1.2×105J=3×104J,
因為1s內做功50次,
所以每個做功沖程做功:
W′=$\frac{1}{50}$×3×104J=600J.
(3)因為W′=pV,V=0.5L=0.5×10-3m3,
所以燃氣對活塞的壓強:
p=$\frac{W′}{V}$=$\frac{600J}{0.5×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=1.2×106Pa;
(4)由壓強公式p=$\frac{F}{S}$可知,F=PS,
活塞做功W=Fl=pSl,而V=Sl,
所以W=pV.
故答案為:(1)內;機械;(2)①1.2×105;0.5;②600;(3)1.2×106;(4)pS;psl;Sl.

點評 此類綜合性的題目,要結合內燃機的四個沖程特點,壓強公式及其做功公式,聯系幾何知識共同解答.

練習冊系列答案
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3.在用光具座研究凸透鏡成像的實驗中:
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(2)將蠟燭、凸透鏡、光屏依次放在光具座上.點燃蠟燭后,調節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度上.
(3)物體經凸透鏡所成的像有多種不同的情況,其中不能在光屏上呈現的是B
A.倒立的像       B.正立的像        C.放大的像         D.縮小的像
(4)光燭焰距凸透鏡30cm時,移動光屏,可在光屏上得到一個清晰的倒立、縮小的實像,照相機就是利用這一成像規(guī)律工作的.(填光學儀器)

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(3)若改變小燈泡兩端的電壓再做幾次實驗,測得小燈泡的電阻值各不相同是因為燈泡燈絲的電阻受溫度影響.
(4)實驗時發(fā)現無論如何調節(jié)滑動變阻器都無法使燈泡電壓達到1V,原因可能是滑動變阻器最大阻值太。
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①請你在圖3方框內畫出小明設計的實驗電路圖.
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(1)在圖1中畫出足球所受重力G的示意圖

(2)一個重為9N的物體A,靜止放在如圖2所示的斜面上,請作出物體A所受重力的示意圖.
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18.家庭電路中正在使用的兩白熾燈,若甲燈比乙燈亮,則(  )
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5.如圖所示,四塊相同的磚疊放在水平地面上,對地面壓強為p,若將上面兩塊拿走,剩下兩塊對地面壓強是$\frac{1}{2}$p;若將右邊兩塊拿走,剩下兩塊對地面壓強是p;若將右邊兩塊再疊放在左邊兩塊上,四塊磚對地面壓強是2p.

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2.一杯水變涼了,它的內能減小,比熱容不變,密度增大(選填“增大”、“減小”或“不變”)

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