Question

20．如圖1所示，在一個(gè)配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小團(tuán)硝化棉，圖中的裝置其實(shí)就是小型的熱機(jī)，當(dāng)活塞快速壓縮玻璃筒內(nèi)的空氣后，對(duì)筒內(nèi)空氣做了功，空氣的內(nèi)能增加，溫度升高，棉花燃燒起來(lái)．松手后活塞會(huì)“反彈”，并從A位置向上運(yùn)動(dòng)到B位置，玻璃筒內(nèi)高溫高壓的氣體提供的壓力對(duì)活塞做了功，

（1）你判斷的依據(jù)是氣體對(duì)活塞有力的作用，且活塞在力的方向上移動(dòng)了距離．
（2）以圓點(diǎn)代替圖中的活塞，作出活塞的受到向上的壓力F示意圖及移動(dòng)的距離s．
（3）四沖程汽油機(jī)工作過(guò)程中的其中一個(gè)沖程與上述能量轉(zhuǎn)化過(guò)程相同，該沖程即是圖2中的丙 圖．

Answer 1

分析 （1）改變內(nèi)能的方式有兩種，即做功和熱傳遞；對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能會(huì)增加，物體對(duì)外做功，其內(nèi)能會(huì)減��；
（2）用一條帶箭頭的線(xiàn)段表示力，線(xiàn)段的起點(diǎn)或終點(diǎn)表示力的作用點(diǎn)，箭頭表示力的方向，線(xiàn)段的長(zhǎng)短表示力的大��；活塞移動(dòng)的距離s即AB間的距離；
（3）四沖程汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)有四個(gè)沖程，分別是吸氣、做功、壓縮和排氣，其中只有做功沖程對(duì)外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；另外還有壓縮沖程有能量轉(zhuǎn)化，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

解答 解：
（1）棉花燃燒時(shí)，玻璃筒內(nèi)空氣的內(nèi)能增加，溫度升高，活塞從A位置向上運(yùn)動(dòng)到B位置，玻璃筒內(nèi)高溫高壓的氣體提供的壓力對(duì)活塞做了功，判斷的依據(jù)是氣體對(duì)活塞有力的作用，且活塞在力的方向上移動(dòng)了距離；與內(nèi)燃機(jī)的做功沖程相類(lèi)似；
（2）因?yàn)槿細(xì)鈱?duì)活塞的壓力向上，所以過(guò)重心作豎直向上力即可，活塞移動(dòng)的距離s即AB間的距離；如圖所示：

（3）活塞上升過(guò)程中，燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機(jī)械能，與內(nèi)燃機(jī)的做功沖程相類(lèi)似；
甲圖中，兩氣門(mén)都關(guān)閉，活塞上行，汽缸容積變小，是壓縮沖程；
乙圖中，排氣門(mén)開(kāi)啟，活塞上行，氣體流出汽缸，是排氣沖程；
丙圖中，兩氣門(mén)都關(guān)閉，活塞下行，汽缸容積變大，是做功沖程，故丙符合題意；
丁圖中，進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟，活塞下行，氣體流入汽缸，是吸氣沖程．
故答案為：（1）氣體對(duì)活塞有力的作用，且活塞在力的方向上移動(dòng)了距離；（2）見(jiàn)上圖；（3）丙．

點(diǎn)評(píng) 知道做功可以改變物體的內(nèi)能，并能準(zhǔn)確判斷其能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程是解決該題的關(guān)鍵．