Question

【题目】如图1四缸发动机工作原理：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，同时将能转化为能．
（2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如下表所示．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J，单缸排量V=L．
②在每个做功冲程里，发动机做功W=J．
（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=Pa（1L=10﹣3m3）．
（4）如图2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= ， 燃气对活塞所做的功W= ， 又根据数学知识可知发动机的单缸排量V= ， 故W=pV．

Answer 1

【答案】
（1）内,机械
（2）1.2×105,0.5,600
（3）1.2×106
（4）pS,psl,Sl
【解析】解：（1）在做功冲程中，燃气内能对外做功，将内能转化为机械能；（2）已知输出功率是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，

因为四缸总排量为2.0L，

单缸排量：v= ×2.0L=0.5L，

所以发动机在1s内做功1.2×105J，②因为发动机有四个缸同时工作，

所以每个缸1s内做功：

W= ×1.2×105J=3×104J，

因为1s内做功50次，

所以每个做功冲程做功：

W′= ×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= = =1.2×106Pa（4）由压强公式p= 可知，F=PS，

活塞做功W=Fl=pSl，而V=Sl，

所以W=pV；

所以答案是：（1）内；机械；（2）①1.2×105；0.5；②600；（3）1.2×106；（4）pS；psl；Sl．

【考点精析】通过灵活运用压强的大小及其计算和功的计算，掌握压强的计算公式及单位：公式：p =F/s ,p表示压强，F表示压力，S表示受力面积压力的单位是 N，面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡，记作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡单位很小，一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa）；功的计算公式：W = F S；F 表示力，单位：牛( N ) ． S 表示距离，单位：米（m）W表示功， 功的单位就是牛· 米 ． 叫作焦耳．即：1 J = 1N·m即可以解答此题．