Question

18．如圖甲所示裝置，在空氣壓縮引火儀的玻璃筒底部放一小團硝化棉，用力將活塞迅速下壓，看到現(xiàn)象是硝化棉會燃燒，此實驗得到的結(jié)論是：對筒內(nèi)氣體（選填“硝化棉”或“筒內(nèi)氣體”）做功，它的內(nèi)能會增加．實驗中如果不放入棉絮，則該結(jié)論成立（選填“成立”或“不成立”）；圖中乙（選填“乙”或“丙”）汽油機的工作過程與這一實驗過程中能量的轉(zhuǎn)化是一致的．如果該汽油機飛輪轉(zhuǎn)速是1200r/min，則它每秒鐘對外做功10次、完成40次沖程，若每次做功為500J，則汽油機的功率為5000W；在設(shè)計制造時，汽缸外有一個水套，讓汽缸被水包圍著，這是通過熱傳遞的方式減少汽缸內(nèi)能，這種改變內(nèi)能方式的實質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)移．

Answer 1

分析 （1）改變內(nèi)能的方法有：做功和熱傳遞；當(dāng)對物體做功，物體的內(nèi)能將增大，溫度升高；熱傳遞是能量的轉(zhuǎn)移過程，做功是能量的轉(zhuǎn)化過程，兩種方式是等效的；
（2）汽油機有吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，根據(jù)進氣門和排氣門的開關(guān)情況和活塞的運動方向來判斷沖程的類型；在壓縮沖程中，活塞壓縮空氣做功，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；在做功沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；
（3）一個工作循環(huán)中，只有做功沖程對外做功，活塞往復(fù)運動2次，曲軸轉(zhuǎn)動2周；
（4）改變內(nèi)能有兩種方式：即做功和熱傳遞，做功是能量的轉(zhuǎn)化過程，熱傳遞是能量的轉(zhuǎn)移過程．

解答 解：（1）在空氣壓縮引火儀玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力將活塞迅速向下壓，看到的現(xiàn)象是硝化棉燃燒起來；說明對筒內(nèi)氣體做功，使空氣的內(nèi)能增大，溫度升高，壓縮過程中，活塞的機械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能；實驗中如果不放入棉絮，放入紙片，將活塞迅速向下壓，雖然紙片沒有燃燒，筒內(nèi)氣體內(nèi)能仍增大，溫度照樣升高，能量轉(zhuǎn)化是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以關(guān)于壓縮過程中的能量轉(zhuǎn)化的結(jié)論成立的；
（2）乙汽油機活塞上行，兩個氣門關(guān)閉，是壓縮沖程，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，與實驗過程中的能量轉(zhuǎn)化是一致的；丙汽油機兩個氣門關(guān)閉，活塞下行，是做功沖程；
（3）飛輪轉(zhuǎn)速為1200r/min=20r/s，也就是1s飛輪轉(zhuǎn)動20r，完成40個沖程，對外做功10次；
1min所做的功是：W=500J×10×60=300000J，故功率是：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{300000J}{60s}$=5000W；
（4）汽缸外有一個水套，讓汽缸被水包圍著，即通過水吸收熱量而使得氣缸溫度降低，這一過程是能量的轉(zhuǎn)移，即是通過熱傳遞的方式改變內(nèi)能的．
故答案為：硝化棉會燃燒；筒內(nèi)氣體；成立；乙；10；40；5000；熱傳遞；能量的轉(zhuǎn)移．

點評 本題考查內(nèi)燃機的組成以及內(nèi)燃機工作時的四個沖程及改變內(nèi)能的兩種方式，并能利用水的比熱容最大這一特性來解釋現(xiàn)實問題．