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    马路清扫车是代替环卫工人清扫马路的自动化机械,这种清扫车用汽油机作为动力机,配装有大功率吸尘器,扫路时由一位司机驾驶着沿路面慢行,将灰尘和垃圾吸进车上的垃圾箱.请回答下列有关问题:
    (1)一辆清扫车在一条较脏的平直马路上匀速前进,实施清扫作业,这辆清扫车的动能将如何变化?
    (2)若清扫车上配备的汽油机正常工作时飞轮的转速为1800转/分,那么这台汽油机每秒钟将完成多少个做功冲程?如果这台汽油机的功率为6kW,那么在不计能量损失的情况下,每个做功冲程燃气对活塞做了多少功?
    (3)请对投入使用这种清扫车的优缺点作简要评价.
    本题信息:物理问答题难度较难 来源:未知
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本试题 “马路清扫车是代替环卫工人清扫马路的自动化机械,这种清扫车用汽油机作为动力机,配装有大功率吸尘器,扫路时由一位司机驾驶着沿路面慢行,将灰尘和垃圾吸进...” 主要考查您对

功的计算

动能大小的比较

内燃机的四个冲程

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  • 功的计算
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  • 内燃机的四个冲程
功的计算公式:
功(W)等于力(F)跟物体在力的方向上通过的距离(s)的乘积。(功=力×距离),W=FS。

单位:
国际单位制中,力的单位是N,距离的单位是m,功的单位是N·m,它有一个专用名称叫做焦耳,简称焦,用符号J表示,1J=1N·m。
在利用该公式进行计算时的注意点:
(1)力与物体移动的距离在方向上必须一致;

(2)力与物体移动的距离必须对应于同一物体;

(3)力与物体移动的距离必须对应于同一段时间。

影响动能大小的因素:
判断物体是否具有动能的方法 看此物体是否运动,若物体是运动的则它必定具有动能
实例 航行的帆船,急流的河水,飞行的小鸟
比较大小的方法 相同质量时比较速度,相同速度时比质量,不能忽略其中任何一个因素
(1)速度相同时,质量越大的物体,具有的动能就越多;
(2)质量相同时,物体的速度越大,具有的动能就越多;

控制变量法研究影响动能大小的因素:
     “控制变量法”是研究物理问题最常用的一种方法。影响动能大小的因素不止一个,要研究与其中一个因素的关系时,应该保证其他因素不变。要研究动能的大小与质量的关系时,应保证小球在平面上具有相同的速度。把质量不同的小球放在斜面的同一高度可以使小球在到达平面时具有相同的速度。“控制变量法”便于研究物体的动能的大小与物体质量的关系。
例1如图所示,是“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置。

(1)实验中通过观察_____的大小,来判断小球动能的大小。
(2)实验中为了研究动能大小与质量的关系,需要控制小球撞击时的速度不变,具体的控制方法是_____________。
(3)质量和速度谁对动能的影响较大呢?小文所在的物理兴趣小组借助速度传感器和其他仪器得出了两组数据如表一和表二所示。
表一(钢球撞击时的速度为v=8cm/s)

表二(钢球质量为m=100g)

分析这两组数据可以得出:_________对物体的动能影响较大。依据是_________________。
解析:(1)实验中动能的大小是通过观察木块被小球撞击后滑行的距离多少来衡量的,这是利用了转换法。
(2)研究动能大小与质量的关系时,只要让小球从同一高度自由滚下,小球撞击时的速度不变,这是利用了控制变量法。
(3)分析表中数据可知,质量增加一倍,动能变为原来的两倍,速度增加一倍,动能变为原来的四倍,所以说速度对动能大小的变化影响较大。

答案:(1)木块滑行的距离
(2)让小球从同一高度自由滚下
(3)速度   质量增加一倍,动能变为原来的两倍,速度增加一倍,动能变为原来的四倍,因此速度对动能大小的变化影响较大


内燃机、冲程及工作循环
1.内燃机:燃料在汽缸内燃烧的热机叫内燃机,内燃机分为汽油机和柴油机。它们的特点是让燃料存汽缸内燃烧,从而使燃烧更充分,热损失更小,热效率较高,内能利用率较大。

2.冲程:活塞在汽缸内住复运动时,从汽缸的一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程。

3.工作原理:四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的。四个冲程为一个工作循环,在一个工作循环中,活塞往复两次,曲轴转动两周,四个冲程中,只有做功冲程燃气对外做功,其他三个冲程靠飞轮的惯性完成。
(1)吸气冲程:进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,汽油和空气的混合物进入气缸;
(2)压缩冲程:进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,燃料混合物被压缩;
(3)做功冲程:在压缩冲程结束时,火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动,带动曲轴转动,对外做功;
(4)排气冲程:进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出气缸。(如下四个冲程的示意图) 。



 汽油机的工作过程
进气阀开关 排气阀开关 活塞运动 曲轴运动 冲程作用 能量的转化
吸气冲程 向下 半周 吸入汽油和空气的混合物 ——
压缩冲程 向上 半周 燃料混合物被压缩,温度升高,压强增大 机械能→内能
做功冲程 向下 半周 燃烧产生的高温高压燃气推动活塞向下运动,通过连杆带动曲轴对外做功 内能→机械能
排气冲程 向上 半周 排除废气 ——
说明 一个工作循环中,有两次内能与机械能的转化:压缩冲程机械能转化为内能,做功冲程内能转化为机械能

柴油机和汽油机的区别:
汽油机 柴油机
构造不同 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴
燃料不同 汽油 柴油
吸气冲程 汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物 柴油机在吸气冲程中只吸入空气
点火方式 压缩冲程末,火花 塞产生电火花点燃燃料,称为点燃式 压缩冲程末,喷油嘴向汽缸内喷出雾状柴油遇到温度超过柴油燃点的空气而自动点燃,称为压燃式
效率 效率低20%一30% 效率高30%~45%
应用 自重轻便,主要用于汽车、飞机、摩托车等 机体笨重,主要用于载重汽车、火车、轮船等

区分汽油机、柴油机以及判断内燃机的四个冲程的方法:
区分汽油机和柴油机时,要从构造上区别,有喷油嘴的是柴油机,有火花塞的是汽油机,一要看进气门、排气门的开闭状态,二要看活塞的运动方向,在此基础上进行综合分析。判断四个冲程的关键是看两个气门的关闭情况和活塞的运动方向,具体情况如表所示:
冲程 进气门 排气门 活塞运动方向
吸气冲程 打开 关闭 向下运动
压缩冲程 关闭 关闭 向上运动
做功冲程 关闭 关闭 向下运动
排气冲程 关闭 打开 向上运动

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