Question

19．老师用如图1所示实验装置，加热试管使水沸腾，发现试管上方的小风车，开始不停地转动；由此引出以下问题，请利用所学的知识回答．

（1）图1实验中能量转化方式与图2中汽油机的哪个冲程相同？丁
（2）若某四冲程汽油机的功率为36千瓦，做功冲程每次对外做功800焦耳，则在1秒钟内该汽油机能完成180个冲程，此汽油机飞轮的转速为4800转/分．
（3）如图3所示的是等质量两种液体吸收的热量与温度变化情况的图象．根据图中提供的信息判断，这两种液体中，选择乙液体作为汽车冷却液效果会更好．

Answer 1

分析 （1）瓶内热水蒸发产生大量水蒸气，水蒸气膨胀对瓶塞做功，内能转化为机械能；汽油机的四个冲程中，压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能．
（2）知道某四冲程汽油机的功率，可得每秒做功大小，知道每次做功大小，可求每秒做功次数．而四冲程内燃机1个工作循环中包括4个冲程、对外做功1次、曲轴（飞轮）转2圈，据此求转速；
（3）根据吸收热量的公式Q=cm△t，质量相等的甲、乙液体，吸收相同的热量，比热容大的，温度升高的少，就更适合做冷却液．

解答 解：
（1）由图1知，加热试管使水沸腾，水蒸气推动小风车做功，使之不停地转动；这一过程中内能转化为机械能．
图2中：
甲、两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能；
乙、一个气门关闭，一个气门打开，活塞向上运动，属排气冲程，没有能量转化；
丙、一个气门关闭，一个气门打开，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化；
丁、两个气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能；
可见，图1实验中能量转化方式与图2中汽油机的丁冲程相同；
（2）某四冲程汽油机的功率P=36kW=36000W，每秒做功36000J，
每秒做功次数n=$\frac{36000J}{800J}$=45次，则每秒完成45个循环，飞轮转动90转，有45×4=180个冲程；
1min转90×60=4800R，故该汽油机工作时飞轮的转速为4800R/min．
（3）根据比热容的概念可知，比热容大的物体每升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量就大，根据图象判断甲、乙液体，每升高1℃，哪一个需要吸收的热量多，吸收热量多的比热容就大；可以看出乙比热容大；
根据Q=cm△t，吸收相同的热量，比热容大的，温度升高的就小，就更适合做冷却液．故乙做冷却液更好．
故答案为：（1）丁；（2）180；4800；（3）乙．

点评 本题从一小实验入手，考查了四冲程汽油机的能量转化特点、水的比热容大的应用，注重了物理知识与生活的联系，应重点掌握．