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汽车发动机      发动机是汽车的动力源.汽油机以汽油为燃料,使活塞在气缸中往复运动,一个工作循环经历进气、压缩、做功和排气四个冲程,汽油机的性能和汽缸排量有关.汽缸排量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(冲程长度).如果发动机有若干个气缸,所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量,实际汽车往往采用多缸发动机.
如图所示发动机有4个汽缸(图中标注1、2、3、4),通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上.各个汽缸的做功过程错开,在飞轮转动的每半周里,都有一根汽缸在做功,其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程.
(1)汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为机械能.
(2)若一个汽缸排量为V,燃气对活塞的平均压强为p,则一个做功冲程中燃气对活塞所做的功为pV(用字母表示).
(3)若汽车发动机以恒定功率输出,在爬坡的时候减慢车速,目的是增大牵引力.
(4)四缸发动机中1号汽缸在做功冲程中,4号汽缸所处的冲程是A.
A.吸气   B.压缩   C.做功  D.排气
(5)当发动机转速为3000r/min时,则发动机每个工作循环所需要的时间为0.04s;设做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0,发动机排量为V排,则发动机转速为n时该轿车的输出功率P与发动机排量为V排的关系式为A:
A.$\frac{n{p}_{0}{V}_{排}}{2}$ B.np0V排C.2np0V排D.4np0V排.

分析 (1)内燃机就是利用内能来做功的机器,将内能转化为机械能;
(2)利用功的公式W=Fs求每个做功冲程燃气做功;
(3)机车行进时,发动机的功率P=Fv,即功率一定时,降低速度可以增大牵引力;
(4)根据四缸发动机中1号汽缸发动机整个汽缸的工作特点机械分析;
(5)根据发动机转速得到每个工作循环所需要的时间;
先设出做功冲程燃气对活塞的平均压强和发动机排量,根据F=PS求出做功冲程燃气对一个活塞的平均压力,根据W=Fs求出每个做功冲程燃气对一个活塞做的功,再根据P=$\frac{W}{t}$得出发动机转速为n时燃气对活塞做功的功率,进一步得出发动机的输出功率与其排量的关系.

解答 解:
(1)内燃机就是将内能转化为机械能的机器;
(2)在做功冲程,活塞移动的距离为l,发动机的单缸排量V=SL,燃气对活塞所做的功:W=FL=pSL=pV;
(3)因为发动机的功率P=Fv,即功率一定时,降低速度是为了增大牵引力;
(4)四汽缸发动机,各个汽缸的做功过程错开,在飞轮转动的每半周里,都有一个汽缸在做功,其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程,据此可知
四缸发动机中1号汽缸在做功冲程中,4号汽缸所处的是吸气冲程,故选A;
(5)在发动机中,飞轮转2周完成一个工作循环,所以发动机转速为3000r/min时,完成1500个工作循环,
每个工作循环所需要的时间为t=$\frac{60}{1500}$s=0.04s;
设做功冲程燃气对活塞的平均压强为p0,发动机排量为V排,则一个活塞的排气量$\frac{1}{4}$V排,
做功冲程燃气对一个活塞的平均压力:F=p0S,
每个做功冲程燃气对一个活塞做的功:W0=FL=p0SL=$\frac{1}{4}$p0V排,
发动机转速为n时,燃气对活塞做功的功率:P=$\frac{W}{t}$=2n×$\frac{1}{4}$P0V排=$\frac{1}{2}$nP0V排,
所以,在发动机转速n,做功冲程汽缸平均压强p0大致相同时,燃气对活塞做功的功率P与发动机排量V排成正比.故选A
故答案为:(1)机械;(2)pV;(3)增大牵引力;(4)A;(5)0.04;A.

点评 此题主要考查的是学生对内燃机的工作原理、功的计算、能量转化情况的理解和掌握,综合性题目.

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