《2025年金版学案同步优学智慧作业九年级物理上册人教版》

2. 阅读材料,回答问题。
六冲程发动机
普通的四冲程发动机把75%的能量以热能的形式散发掉了,六冲程发动机则利用了部分散发的热能去制造蒸汽以回收部分本来会损失的能量。在普通四冲程发动机的“进气—压缩—做功—排气”四个冲程之后,第五个冲程开始的时候,把水喷进炽热的气缸里面,水马上就变成了温度高达816℃的水蒸气,体积急剧膨胀1600倍,同时气缸内压强急剧增大,推动活塞再次向下运动,为汽车提供动力。到了第六个冲程,发动机把水蒸气排放到一个冷却器中,水蒸气在那里重新变成水。根据计算,六冲程发动机能比传统的四冲程发动机效率提高30%。如果是柴油机的话,还可以再提高5%。实际上,向内燃机气缸喷水(与燃油一起喷入),就可以提高输出功率和热效率,这种尝试几十年前就有人研究过,但主要就是因为气缸腐蚀问题而放弃的。
“额定功率”是发动机正常工作时的最大输出功率。“额定转速”是对应额定功率下发动机曲轴的转速。“排气量”是发动机气缸的工作容积,是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和。六缸六冲程发动机,即通过连杆把六个气缸的活塞连在一起,使各气缸的六个冲程依次错开,则在曲轴转动的每半周里,都有两个气缸在做功。假定每个循环的两次做功冲程中,气体对活塞做功相同,设每次做功冲程中气缸内的气体对活塞的平均压强为p,排气量为V,发动机额定转速为n(单位：r/s),燃气对活塞所做的功可表示为W = pV。
(1)六冲程发动机的第五个冲程相当于四冲程内燃机的做功冲程,此冲程把内能转化为机械能。
(2)六冲程发动机通过下列C(填选项)方式提高热机效率。
A. 让燃料充分燃烧
B. 提高燃料的热值
C. 减少内能的散失
D. 减少机械的摩擦
(3)根据提供的信息,请写出六缸六冲程发动机额定功率的表达式：P=4npV(用文中字母表示)。

答案： 2.
(1)内
(2)C
(3)$P=4npV$
【解析】
(1)第五个冲程也是蒸汽对活塞做功,将内能转化为机械能。
(2)六冲程发动机的第五冲程通过将水喷入炽热的气缸内,变成蒸汽对外做功,是通过减少内能散失来提高热机效率。故C符合题意,A、B、D不符合题意。故选C。
(3)六冲程发动机一个工作循环,飞轮转动3圈,做功2次,所以六缸六冲程发动机转速是n,每秒每个缸做功$\frac {2n}{3}$次,每次做功$W_{1}=pV$,由此可知,每个缸每秒所做的功$W=\frac {2n}{3}×W_{1}=\frac {2n}{3}×pV$
六缸六冲程每秒所做的功$W=6W=6×\frac {2n}{3}×pV=4pnV$
即发动机的额定功率$P=4npV$。