《2025年能力素养与学力提升九年级物理上册苏科版》

28. (11 分)阅读短文,回答问题。
汽车发动机
汽油机发动机是很多汽车的动力来源。其发动机的输出功率和排量有关。排量又称工作容积,指活塞一个冲程中活塞在气缸内通过的容积,它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离(如果发动机有多个气缸,所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量)。
通常汽车大多用的是四缸发动机,如图甲所示为发动机的 4 个气缸(图中标注 1、2、3、4),通过连杆把 4 个气缸的活塞连在一根曲轴上。各个气缸的做功过程错开,在飞轮转动的每半周里,都有一个气缸在做功,其他三个气缸分别在吸气、压缩和排气,所以汽车发动机的一个完整工作循环包含四个做功冲程。汽车吸气时,吸入的是汽油与空气的混合体。下表为一发动机的主要性能指标,空燃比是指气缸内空气和燃油的质量比。
| 排量 | 1.8 L | 气缸内汽油和空气混合气体的密度 | 1.3 kg/m^3 |
| 发动机最大功率 | 82.8 kW | 最大功率时发动机转速 | 4800 r/min |
| 空燃比 | 12 : 1 | 汽油的热值 | 4.6×10^7 J/kg |


有些发动机为了增加输出功率,还使用了涡轮增压技术。涡轮增压器利用发动机排出废气的惯性来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮压送由管道送来的空气,使之增压进入气缸,以提高进入气缸气体的密度,可以燃烧更多的燃料。
(1) 在排量一定的情况下,四缸发动机比单缸发动机具有______(选填“功率大”或“动力连续”)的优势,四缸发动机常用水来充当冷却剂,原因是______。
(2) 图甲中 1 号气缸处在做功冲程,4 号气缸所处的冲程是______(填字母)。
A. 吸气
B. 压缩
C. 做功
D. 排气
(3) 利用废气的惯性带动涡轮叶片的过程中,废气通过______(选填“做功”或“热传递”)的方式,使叶轮的动能增加;叶轮压缩空气时,空气的温度会______(选填“上升”或“下降”)。
(4) 如图乙所示,一四缸发动机每个气缸的工作容积均为 $ V $,做功冲程中燃气对活塞的平均压强为 $ p_0 $。该四缸发动机中,一个气缸在一个做功冲程中燃气对活塞所做的功 $ W = $______;若该四缸发动机转速为 $ 50 \, r/s $ 时,发动机输出功率的表达式 $ P = $______。
(5) 表中的发动机以最大功率工作时,发动机完成一个工作循环时,消耗的燃料质量为______ $ kg $,此时发动机的效率为______。

(1) 在排量一定的情况下,四缸发动机比单缸发动机具有动力连续(选填“功率大”或“动力连续”)的优势,四缸发动机常用水来充当冷却剂,原因是水的比热容较大。
(2) 图甲中 1 号气缸处在做功冲程,4 号气缸所处的冲程是A(填字母)。
A. 吸气
B. 压缩
C. 做功
D. 排气
(3) 利用废气的惯性带动涡轮叶片的过程中,废气通过做功(选填“做功”或“热传递”)的方式,使叶轮的动能增加;叶轮压缩空气时,空气的温度会上升(选填“上升”或“下降”)。
(4) 如图乙所示,一四缸发动机每个气缸的工作容积均为 $ V $,做功冲程中燃气对活塞的平均压强为 $ p_0 $。该四缸发动机中,一个气缸在一个做功冲程中燃气对活塞所做的功 $ W = $$p_{0}V$;若该四缸发动机转速为 $ 50 \, r/s $ 时,发动机输出功率的表达式 $ P = $$100p_{0}V$。
(5) 表中的发动机以最大功率工作时,发动机完成一个工作循环时,消耗的燃料质量为$1.8×10^{-4}$ $ kg $,此时发动机的效率为25%。

答案： （1）动力连续 水的比热容较大 （2）A （3）做功 上升 （4）$p_{0}V$ $100p_{0}V$ （5）$1.8×10^{-4}$ 25%