Question

6．王力同學(xué)自己動(dòng)手在家做實(shí)驗(yàn)，如圖1所示取一個(gè)配有活塞的厚玻璃筒，筒內(nèi)放一小團(tuán)浸有少量乙醚的棉花．
（1）快速壓下活塞，觀察到浸有乙醚的棉花會(huì)著火燃燒，說(shuō)明活塞對(duì)玻璃筒內(nèi)空氣做功，可以使物體內(nèi)能增大（選填“增大”或“減少”），棉花內(nèi)能增加是通過(guò)熱傳遞實(shí)現(xiàn)的． 
 
（2）后來(lái)王力在家用如上圖2所示的熱水壺?zé)�開(kāi)水，觀察發(fā)現(xiàn)開(kāi)水壺嘴上有一個(gè)能夠繞C點(diǎn)活動(dòng)的金屬片，水沒(méi)有開(kāi)的時(shí)候，金屬片將壺嘴蓋住，水燒開(kāi)的時(shí)候，“熱氣”總是將壺嘴沖開(kāi)，物體對(duì)外做功，物體內(nèi)能將轉(zhuǎn)化為瓶蓋的機(jī)械能．
（3）王力同學(xué)聯(lián)想到課本介紹的汽油機(jī)，一個(gè)工作循環(huán)包含四個(gè)沖程，圖1壓縮厚玻璃筒實(shí)驗(yàn)和圖2水汽沖金屬片現(xiàn)象分別相當(dāng)于如圖中3、4、5、6那個(gè)沖程4和5．
（4）一單缸四沖程汽油機(jī)，若該汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分，做功沖程一次對(duì)外做功大約為1500焦．那么這臺(tái)汽油機(jī)的功率為7.5×10³瓦特．

Answer 1

分析 （1）（2）做功可以使內(nèi)能與機(jī)械能之間進(jìn)行轉(zhuǎn)化：對(duì)物體做功，物體內(nèi)能會(huì)增加；物體對(duì)外做功，物體內(nèi)能會(huì)減少．
（3）汽油機(jī)有吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程，根據(jù)進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)的開(kāi)關(guān)情況和活塞的運(yùn)動(dòng)方向來(lái)判斷沖程的類型；
（4）內(nèi)燃機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)，要經(jīng)過(guò)4個(gè)沖程，燃?xì)鈱?duì)外做功1次，活塞往返2次，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)2周，根據(jù)這個(gè)比例關(guān)系可以求出活塞所做的功，然后利用P=$\frac{W}{t}$求出功率．

解答 解：
（1）下壓活塞時(shí)，活塞對(duì)筒內(nèi)的空氣做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能，使空氣溫度升高，空氣有將熱量傳遞給棉花，當(dāng)棉花溫度達(dá)到著火點(diǎn)時(shí)，將燃燒起來(lái)，故棉花內(nèi)能增加是通過(guò)熱傳遞方式實(shí)現(xiàn)的．
（2）用壺?zé)�開(kāi)水，壺中的水蒸氣將壺蓋頂起來(lái)，這是消耗水蒸氣的內(nèi)能對(duì)外做功，將水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成壺蓋的機(jī)械能．
（3）由圖可見(jiàn)：
圖3中進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，排氣門(mén)關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，因此該沖程是吸氣沖程；
圖4中進(jìn)氣門(mén)排氣門(mén)都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，因此該沖程是壓縮沖程，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
圖5中進(jìn)氣門(mén)排氣門(mén)都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，因此該沖程是做功沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
圖6中進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，排氣門(mén)打開(kāi)，活塞向上運(yùn)動(dòng)，因此該沖程是排氣沖程；
從能量轉(zhuǎn)化的角度看，其中與圖1實(shí)驗(yàn)相同的是壓縮沖程，故選4；與圖2實(shí)驗(yàn)相同的是做功沖程，故選5；
（4）汽油機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速600r/min，每分鐘飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)600圈，完成300個(gè)工作循環(huán)，對(duì)外做功300次．
做功沖程工作時(shí)，推動(dòng)活塞一次做功1500J，
1min做功W=1500J×300=4.5×10⁵J，
這臺(tái)汽油機(jī)的功率為：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{4.5×1{0}^{5}J}{60s}$=7.5×10³W．
故答案為：（1）增大；熱傳遞；（2）機(jī)械能；（3）4和5；（4）7.5×10³．

點(diǎn)評(píng) 此題結(jié)合實(shí)際情況考查對(duì)改變物體內(nèi)能方式的理解與應(yīng)用情況；根據(jù)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向判斷活塞的運(yùn)行方向，再根據(jù)氣門(mén)的關(guān)閉情況就可以確定是哪一個(gè)沖程；要熟記內(nèi)燃機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)完成的沖程數(shù)和做功次數(shù)．