题目内容
20．如图1所示，在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉，图中的装置其实就是小型的热机，当活塞快速压缩玻璃筒内的空气后，对筒内空气做了功，空气的内能增加，温度升高，棉花燃烧起来．松手后活塞会“反弹”，并从A位置向上运动到B位置，玻璃筒内高温高压的气体提供的压力对活塞做了功，
（1）你判断的依据是气体对活塞有力的作用，且活塞在力的方向上移动了距离．
（2）以圆点代替图中的活塞，作出活塞的受到向上的压力F示意图及移动的距离s．
（3）四冲程汽油机工作过程中的其中一个冲程与上述能量转化过程相同，该冲程即是图2中的丙 图．
分析 （1）改变内能的方式有两种，即做功和热传递；对物体做功，物体的内能会增加，物体对外做功，其内能会减小；
（2）用一条带箭头的线段表示力，线段的起点或终点表示力的作用点，箭头表示力的方向，线段的长短表示力的大小；活塞移动的距离s即AB间的距离；
（3）四冲程汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，其中只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能．
解答 解：
（1）棉花燃烧时，玻璃筒内空气的内能增加，温度升高，活塞从A位置向上运动到B位置，玻璃筒内高温高压的气体提供的压力对活塞做了功，判断的依据是气体对活塞有力的作用，且活塞在力的方向上移动了距离；与内燃机的做功冲程相类似；
（2）因为燃气对活塞的压力向上，所以过重心作竖直向上力即可，活塞移动的距离s即AB间的距离；如图所示：
（3）活塞上升过程中，燃气的内能转化为活塞的机械能，与内燃机的做功冲程相类似；
甲图中，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程；
乙图中，排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程；
丙图中，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，故丙符合题意；
丁图中，进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程．
故答案为：（1）气体对活塞有力的作用，且活塞在力的方向上移动了距离；（2）见上图；（3）丙．
点评 知道做功可以改变物体的内能，并能准确判断其能量的转化过程是解决该题的关键．
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