Question

6．王力同學自己動手在家做實驗，如圖1所示取一個配有活塞的厚玻璃筒，筒內(nèi)放一小團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著火燃燒，說明活塞對玻璃筒內(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)能增加是通過熱傳遞實現(xiàn)的． 
 
（2）后來王力在家用如上圖2所示的熱水壺燒開水，觀察發(fā)現(xiàn)開水壺嘴上有一個能夠繞C點活動的金屬片，水沒有開的時候，金屬片將壺嘴蓋住，水燒開的時候，“熱氣”總是將壺嘴沖開，物體對外做功，物體內(nèi)能將轉(zhuǎn)化為瓶蓋的機械能．
（3）王力同學聯(lián)想到課本介紹的汽油機，一個工作循環(huán)包含四個沖程，圖1壓縮厚玻璃筒實驗和圖2水汽沖金屬片現(xiàn)象分別相當于如圖中3、4、5、6那個沖程4和5．
（4）一單缸四沖程汽油機，若該汽油機的轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分，做功沖程一次對外做功大約為1500焦．那么這臺汽油機的功率為7.5×10³瓦特．

Answer 1

分析 （1）（2）做功可以使內(nèi)能與機械能之間進行轉(zhuǎn)化：對物體做功，物體內(nèi)能會增加；物體對外做功，物體內(nèi)能會減少．
（3）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情況和活塞的運動方向來判斷沖程的類型；
（4）內(nèi)燃機完成一個工作循環(huán)，要經(jīng)過4個沖程，燃氣對外做功1次，活塞往返2次，飛輪轉(zhuǎn)動2周，根據(jù)這個比例關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，活塞對筒內(nèi)的空氣做功，將機械能轉(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，當棉花溫度達到著火點時，將燃燒起來，故棉花內(nèi)能增加是通過熱傳遞方式實現(xiàn)的．
（2）用壺燒開水，壺中的水蒸氣將壺蓋頂起來，這是消耗水蒸氣的內(nèi)能對外做功，將水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成壺蓋的機械能．
（3）由圖可見：
圖3中進氣門打開，排氣門關閉，活塞向下運動，因此該沖程是吸氣沖程；
圖4中進氣門排氣門都關閉，活塞向上運動，因此該沖程是壓縮沖程，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
圖5中進氣門排氣門都關閉，活塞向下運動，因此該沖程是做功沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；
圖6中進氣門關閉，排氣門打開，活塞向上運動，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實驗相同的是壓縮沖程，故選4；與圖2實驗相同的是做功沖程，故選5；
（4）汽油機飛輪轉(zhuǎn)速600r/min，每分鐘飛輪轉(zhuǎn)動600圈，完成300個工作循環(huán)，對外做功300次．
做功沖程工作時，推動活塞一次做功1500J，
1min做功W=1500J×300=4.5×10⁵J，
這臺汽油機的功率為：
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）機械能；（3）4和5；（4）7.5×10³．

點評 此題結(jié)合實際情況考查對改變物體內(nèi)能方式的理解與應用情況；根據(jù)曲軸的轉(zhuǎn)動方向判斷活塞的運行方向，再根據(jù)氣門的關閉情況就可以確定是哪一個沖程；要熟記內(nèi)燃機完成一個工作循環(huán)完成的沖程數(shù)和做功次數(shù)．