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首页 初中物理知识 压强的大小及其计算 功率的计算 水的比热容的特点及其应用 内燃机的四个冲程 试题正文
  • 问答题
    随着经济水平的不断提高，小汽车越来越多地走进了我市普通家庭．下表为小军家小汽车的相关数据：
    总质量：1600kg 额定功率：100kW
    车轮与地面的总接触面积：8.0×10-2m2 水箱容量：5L
    （1）汽车发电机是汽油机，从能源可否再生角度来看，汽油是______能源；发动机工作时，______冲程将内能转化为机械能，
    （2）汽车上的散热器用水作为冷却液，这是利用了水的______较大的性质．
    （3）该车静止在水平地面上时，对地面的压强为多少Pa？（g=10N/kg）
    （4）假若该车在水平路面上以40kW的功率匀速行驶10min，消耗汽油1.5kg，求小汽车发动机的效率．（q汽油=4.6×107J/kg）
    本题信息：物理问答题难度较难 来源:未知
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本试题 “随着经济水平的不断提高，小汽车越来越多地走进了我市普通家庭．下表为小军家小汽车的相关数据：总质量：1600kg额定功率：100kW车轮与地面的总接触面积：8.0×...” 主要考查您对

压强的大小及其计算

功率的计算

水的比热容的特点及其应用

内燃机的四个冲程

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  • 压强的大小及其计算
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  • 水的比热容的特点及其应用
  • 内燃机的四个冲程
计算公式：
P=F/S，式中p单位是：帕斯卡，简称：帕，1帕=1牛/米2，压力F单位是：牛；受力面积S单位是：米2。
对压强公式的理解：
1．此公式适用于任何情况，即固体、液体、气体的压强计算都可用此公式。

2．此公式中各物理量单位分别是p→Pa、F→N、s→m2。在计算物体的压强时，只有当F的单位为N，S 的单位为m2时，压强的单位才能是Pa，因此在计算中必须统一单位。

3．一张报纸平放时对桌子的压强约0．5Pa。成人站立时对地面的压强约为1．5×104Pa，它表示：人站立时，其脚下每平方米面积上，受到脚的压力为1．5× 104N。

4．公式中的，是压力而不是重力。即使在某些情况下，压力在数值上等于物体所受的重力，也不应把公式直接写成，而应先注明F=G得：。

5．公式中的受力面积S，是指受力物体发生形变的那部分面积，也就是两物体的实际接触面积，而不一定是受力物体的表面积。如图所示，一个圆台形物体置于水平地面上，分别采用A、B两种方式放置，对地面的压力不变，但图A中受力面积是S2，图B中受力面积为S1，而它们都与水平地面的面积大小无关。

6.  由公式推导出F=pS和可用于计算压力和受力面积的大小。

巧用求柱体压强：
  将一密度均匀、高为h的圆柱体放在水平桌面上，桌面受到的压强，所圆柱体(包括长方体、正方体等)产生的压强，只与固体的密度和高度有关，而与固体的重力、体积和底面积因素无关，应用公式就给解这类题带来很大方便。
例1如图所示，两圆柱形铁柱的底面半径之比是 3：1，高度相同，则它们对水平地面的压强之比为（   ）

A．3：1B．1：3C．1：1D．9：l
解析：本题是分析圆柱体的压强，可直接利用公式进行分析。因为两圆柱体的密度相同、高度相同，所以压强相同，选项C正确。
答案：C

功率的计算公式：
（1）P=W/t，其中P代表功率，单位为W，W代表功，单位为J；t代表时间，单位为s。
（2）因为P=W/t，W=Fs，v=s/t，所以P=W/t=Fs/t=Fv，P=Fv是功率的又一表达式。

公式法计算功率：
     运用时一定要注意三个量的对应关系。“W”一定是对应“t”完成的，不能张冠李戴。单位要统一，P、W、t的单位分别为瓦、焦、秒。
例1 如图所示，铁明同学向上跳台阶进行晨练，铁明重500N，在10s内匀速连跳12个台阶，每个台阶的高度为0．2m。在这个过程中，已知铁明克服摩擦做功为2800J，求出此过程中：

(1)铁明竖直向上跳的平均速率多大?
(2)铁明克服重力做功是多少?
(3)铁明做功的总功率多大?
解析：竖直向上跳的平均速度可以通过向上跳的总高度与所用时间利用速度公式求出，克服重力做功等于重力与高度的乘积，即，总功率可以通过所做的总功和时间利用功率公式求得。
（1）0.24m/s
（2）
（3）

例2在打捞海底沉船时，常用水下机器人潜入水下打捞船上物品，已知ρ海水=1．03×103kg／m3。
(1)机器人在水下70m处受到海水产生的压强是多大?
(2)某时刻机器人在水下用竖直向上的力举着体积为0.02m3，密度为2.7×103kg/m3的物体静止不动，求该力的大小。
(3)若机器人在水下运动时，所受海水阻力与速度的关系如图所示，求机器人在水下以0．5m／s的水平速度匀速运动时，机器人水平推进力的功率。

解析：（1）由液体压强公式得，，
（2）物体在水下受平衡力的作用，则
则
（3）由题图可知，海水阻力与机器人的运动速度成正比，当机器人运动速度为0．5m/s时，f=175N 机器人匀速前进时，机器人水平推进力F=f
P=Fv=175N×0．5m/s=87．5W
答案：（1）7.21×105Pa（2）334N（3）87.5W


水的比热容
水的比热容为4．2×103J／(kg·℃)。表示的意义：1干克水温度升高(或降低)l℃所吸收(或放出) 的热量是4．2×103焦耳。

水的比热容的应用：
     水的比热容在人们的日常生活和生产中具有重要意义，主要表现在两个方面：一方面是冷却或取暖。南于水的比热容较大，在一般情况下，一定质量的水升高 (或降低)一定的温度而吸收(或放出)的热量比一定质量的其他物质升高(或降低)一定的温度而吸收(或放出)的热量多，所以我们利用水作冷却剂或取暖，作冷却剂时，是让水吸收更多的热量；用来取暖时，是让水放出更多的热量。另一方面，由于水的比热容较大，一定质量的水吸收(或放出)较多的热量而自身的温度却改变不多，这一点有利于调节气候。夏天，太阳照存海面上，海水在温度升高的过程中吸收大量的热量，所以住在海边的人们并不觉得特别热；冬天，气温降低了海水南于温度降低而放出大量的热量，使沿海气温不致降得太低，所以住往海边的人们觉得特别冷。
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 开 关 向下 半周 吸入汽油和空气的混合物 ——
压缩冲程 关 关 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 关 关 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 关 开 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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