初三物理问题 做功

32.（12分）图17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 能转化为

能。

（2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如右表所示。

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。

①该发动机在1 s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 = p V，式中 p表示燃气对活塞的压强，则 p= Pa。（1 L=10^-3 m³）

（4）图18为发动机在做功冲程中的示意图。下面给出了公式W = p V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

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= p V。

１）内、机械。

２）

(1)1.2*10^5J.　o.5L.

（２）由转速知，１s内转过１００圈。因是４缸，每半圈就做一次功。所以１s内的做功次数为２００次。所以，一次做功Ｗ"＝W/n=1.2*10^5/２０0=６00J.

３）燃气对塞的压强Ｐ＝Ｗ/Ｖ＝６００/０.５*１０^-3=1.2*10^6帕。

４）W=PV的推导过程：

Ｗ＝Ｆ*Ｌ＝ＰＳ*Ｌ＝Ｐ*Ｖ

（1）燃气的热能转化为机械能

（2）①发动机1s内做功W1=PS=120000W*1S=120000J，单缸排量V=2.0L/4=0.5L

②转速6000r/min，即1s内飞轮转过100转，而每半周里有一次做功冲程

即1s内有200次做功冲程，在每次做功冲程里发动机做功W=120000J/200=600J

（3）W=PV，P=W/V=600J/0.5*10^-3 m³=1.2*10⁶Pa

（4）F=ps，W=Fl=psl，v=sl，故W=pV