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    20．图1为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作．

    （1）发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将内能转化为机械能．
    （2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示．其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（既冲程长 ）．转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数．
     排量 2.0L
     输出功率 120kW
     转速 6000r/min
    ①该发动机在1s内做功1.2×105J，单缸排量V=0.5L．
    ②在每个做功冲程里，发动机做功W=600J．
    （3）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p=1.2×106Pa．（1L=10-3 m3）
    （4）图2为发动机在做功冲程中的示意图．下面给出了公式W=pV的证明，请将推导过程补充完整（要求各表达式均用S、l或p表示）：
    设活塞的面积为S，冲程长为l，燃气对活塞的压强为p，则燃气对活塞的压力F=pS，燃气对活塞所做的功W=pSl，又根据数学知识可知发动机的单缸排量V=Sl，故W=pV．

    分析 （1）发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气膨胀推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能．
    （2）①知道发动机的输出功率，利用功率公式P=$\frac{W}{t}$计算发动机在1s内做功；知道四个缸总排量，可以求单缸排量；
    ②已求出发动机1s内做功多少，因为有四个缸同时工作，所以可以求出每个缸1s内做功多少，又知道转速（每分钟曲轴或飞轮所转的周数）为6000r/min，而四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，可知1min内做功3000次，得出1s内做功50次，可以求每个做功冲程里发动机做功多少．
    （3）上面求出了在每个做功冲程里，燃气对活塞所做的功的大小，又知道单缸排量v，利用W=pv求燃气对活塞的压强．
    （4）在做功冲程里，求出了燃气对活塞的压强，知道活塞的面积，利用p=$\frac{F}{S}$求活塞受到的压力，又知道活塞移动的距离（冲程长），利用功的公式W=Fs求每个做功冲程燃气做功．

    解答 解：
    （1）在做功冲程里，高温、高压的燃气膨胀做功，将内能转化为机械能；
    （2）①根据P=$\frac{W}{t}$可知，
    发动机在1s内做功：
    W=Pt=120×103W×1s=1.2×105J，
    因为四缸总排量为2.0L，
    所以单缸排量：V=$\frac{1}{4}$×2.0L=0.5L，
    ②因为发动机在1s内做功1.2×105J，
    发动机有四个缸同时工作，
    所以每个缸1s内做功：
    W=$\frac{1}{4}$×1.2×105J=3×104J，
    又因为转速为6000r/min，四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，
    所以1s内做功50次，
    每个做功冲程做功：
    W′=$\frac{1}{50}$×3×104J=600J．
    （3）因为W′=pV，V=0.5L=0.5×10-3m3，
    所以燃气对活塞的压强：p=$\frac{W′}{v}$=$\frac{600J}{0.5×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=1.2×106Pa；
    （4）根据p=$\frac{F}{S}$可知，
    活塞受到的压力：
    F=pS，
    因为在做功冲程，活塞移动的距离为l，发动机的单缸排量V=Sl，
    所以燃气对活塞所做的功：
    W=Fl=pSl=pS．
    故答案为：（1）燃气；内；机械；（2）①1.2×105；0.5；②600；（3）1.2×106；（4）pS；pSl；Sl．

    点评 本题综合考查了功的计算、功率的计算、压强的计算，计算到每一个冲程，繁杂，需要细心，属于难题．

    练习册系列答案
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    A．从O至A运动员重力势能一直增大
    B．从A点至B点运动员重力势能减小，动能减小，弹性势能减小
    C．从B至C过程中运动员重力势能减小，动能增大，弹性势能减小
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    （2）正确安装调节好实验装置后．小明开始实验．图乙是他某次的实验情景．此时物距在u＞2f的范围，他在光屏上看到烛焰清晰的像，生活中的照相机就是利用这一原理制成的．
    （3）当烛焰通过凸透镜在光屏上成一实像时，小明用不透明的纸挡住透镜上半部分，则光屏上所成的像完整．（选填“完整”或“不完整'）
    （4）他用刚测好焦距的凸透镜组成如图1所示的实验装置，如果你是他的合作者，请你帮他指出装置中的两处错误：
    ①蜡烛、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度；②透镜应该放在蜡烛和光屏中间．
    （5）在光屏上得到了一个放大清晰的像，此时物距范围：f＜u＜2f．在投影仪、照相机、放大镜三种光学器件中与上述成像情况一致的是：投影仪．
    （6）如图乙，调节蜡烛的位置，使蜡烛距透镜的距离小于一倍焦距，则此时从透镜的右（填“左”或“右”）侧透过透镜可看到蜡烛正立、放大的虚像．
    （7）若有位同学摘下近视眼镜放在蜡烛与透镜之间（靠近透镜），结果光屏上原来清晰的像变模糊了． 若不改变蜡烛和凸透镜位置，应将光屏向（左/右）右调节，才能使像变清晰．请根据此实验，简要说明近视眼看不清楚物体的原因是：像成在视网膜的前面．
    （8）实验过程中，蜡烛在燃放中不断缩短，导致光屏上的像向上（选填“上”或“下”）移动．

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