《2025年拔尖特训九年级物理上册苏科版》

10. (2024·兰州)如图所示,用酒精灯对试管加热,等水沸腾后,可以看到蒸汽把软木塞顶跑。下列说法中,正确的是( )


A.用酒精灯加热试管,水内能的增加是通过做功的方式实现的
B.蒸汽把软木塞顶跑的过程,实现了内能向机械能的转化
C.蒸汽把软木塞顶跑的过程,相当于汽油机的排气冲程
D.试管口出现的白雾是水汽化后形成的水蒸气

答案： B解析:用酒精灯加热试管，水吸收热量，水的内能增加，是通过热传递的方式实现的，故A错误;蒸汽把软木塞冲出去，水蒸气的部分内能转化为软木塞的机械能，实现了内能向机械能的转化，故B正确;这一过程，相当于汽油机的做功冲程，故C错误;试管口出现的白雾，是水蒸气液化后形成的水雾，故D错误。

11. 某单缸四冲程汽油机的汽缸的活塞面积为$30 cm^2,$一个冲程中活塞在汽缸中移动的距离为50 mm,满负荷工作时做功冲程中燃气的平均压强为$9.0×10^5 Pa,$飞轮1 min转动1800 r。当汽油机满负荷工作时(不计摩擦),求：
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力。
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功。
(3)汽油机的功率。
答案讲解

答案：
(1)F=pS=9.0×10⁵ Pa×30×10⁻⁴ m²=2.7×10³ N　
(2)W=Fs=2.7×10³ N×50×10⁻³ m=135 J　
(3)1800 r/min=30 r/s，一个工作循环中飞轮转2 r，做一次功，所用时间t=1/15 s，P=W/t=135 J/(1/15 s)=2025 W

12. 如图甲所示为四缸发动机的工作原理图,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彼此错开,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,汽缸工作容积是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(即冲程长)。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的转数。
| 排 量 | 2.0 L |
| 输出功率 | 120 kW |
| 转 速 | 6000 r/min |

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,发动机对外做功______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。
(4)如图乙所示为发动机在做功冲程中的示意图。下面给出公式W= pV的推导过程,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。

答案：
(1)内　机械　
(2)①1.2×10⁵　0.5　②600　
(3)1.2×10⁶
(4)pS　pSl　Sl　解析:
(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，同时将内能转化为机械能。
(2)①已知输出功率是120 kW，所以每秒做功W=Pt=120×10³ W×1 s=1.2×10⁵ J。因为总排量为2.0 L，所以单缸排量V=1/4×2.0 L=0.5 L。②因为飞轮转速为6000 r/min，所以每秒转100 r，由题知，每0.5 r中有一个做功冲程，故1 s内做功200次，所以每个做功冲程做的功W'=1/200×1.2×10⁵ J=600 J。
(3)由题述公式W=pV可得，p=W'/V=600 J/(0.5×10⁻³ m³)=1.2×10⁶ Pa。
(4)由p=F/S可知，活塞受到的压力F=pS;因为在做功冲程中活塞移动的距离为l，发动机的单缸排量V=Sl，所以燃气对活塞所做的功W=Fl=pSl=pV。