Question

（2013?和平區(qū)一模）隨著經(jīng)濟水平的不斷提高，小汽車越來越多地走進了我市普通家庭．
（1）汽車發(fā)動機是汽油機，從能源可否再生角度來看，汽油是

不可再生

能源；發(fā)動機工作時，

做功

沖程將內(nèi)能轉化為機械能．
（2）汽車啟動時，需將鑰匙插入鑰匙孔內(nèi)并旋轉（相當于閉合開關），請你用筆畫線代替導線將轎車的啟動原理圖連接完整．（?是接線柱）
（3）小亮家有一輛家用轎車，爸爸在給他說車的性能時，總是說“2.0L的排量”，卻很少說“功率”，為此小亮特地從網(wǎng)上查到了排量的定義：活塞從上止點移動到下止點所通過的空間容積稱為汽缸排量．如果發(fā)動機有若干個氣缸，所有氣缸工作容積之和稱為發(fā)動機排量．
若四缸發(fā)動機排量為V_排L做功沖程燃氣對活塞的平均壓強為P₀p_a，發(fā)動機轉速為n r/min時，請你推導出發(fā)動機的輸出功率P與其排量V_排的關系．推導過程中需要的物理量請?zhí)崆霸O定，按需要寫出必要的文字說明．

Answer 1

分析：（1）汽油、煤、天然氣等不能在短時間內(nèi)生成，是不可再生能源；
發(fā)動機工作時，做功沖程將內(nèi)能轉化為機械能；
（2）由題意可知，鑰匙孔相當于控制電路的開關，所以應將其與電磁鐵、電源連接在一起；連接電源時要注意，電磁鐵的工作電壓小于電動機的工作電壓，所以只需要選擇一塊電池進行連接即可；
（3）先設出做功沖程燃氣對活塞的平均壓強和發(fā)動機排量，根據(jù)F=PS求出做功沖程燃氣對一個活塞的平均壓力，根據(jù)W=Fs求出每個做功沖程燃氣對一個活塞做的功，再根據(jù)P=

W

t

得出發(fā)動機轉速為n時燃氣對活塞做功的功率，進一步得出發(fā)動機的輸出功率與其排量的關系．

解答：解：（1）汽油、煤、天然氣等不能在短時間內(nèi)生成，是不可再生能源；
發(fā)動機工作時，將內(nèi)能轉化為機械能；
故答案為：不可再生；做功；
（2）電路連接如圖，鑰匙孔與一節(jié)電池、電磁鐵組成控制電路，電動機與總電源組成工作電路，如圖所示：

（3）設活塞的橫截面積為Sm²，活塞移動的距離為L_m
做功沖程燃氣對一個活塞的平均壓力 F=p₀S
每個做功沖程燃氣對一個活塞做的功W₀=FL=p₀SL=

p0V排×10-3

4

J
發(fā)動機轉速為n時燃氣對活塞做功的功率
P=

W

t

=

1

2

×

n

60

-

p0V排

480

×10^-3W
即在發(fā)動機轉速n、做功沖程氣缸平均壓強p₀大致相同時，燃氣對活塞做功的功率P與發(fā)動機排量V_排成正比．

點評：此題考查了能源的種類、熱機的工作過程及能量轉化，同時考查了功率、功率的計算，還考查了電磁鐵的組成及電路的連接，綜合性較強，難度較大．