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第2章 改变世界的热机 单元全优测评卷
一、单选题
1．关于热机，下列说法是正确的（ ）
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸
C．汽油机在做功冲程中，进气门关闭排气门打开
D．汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能
2．四冲程汽油机在工作过程中，将燃气的内能转化为机械能的冲程是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
3．关于内能的下列说法中，正确的是（ ）
A．一块的冰熔化成的水，内能一定增加
B．物体的温度越高，具有的热量越多
C．热量总是从内能大的物体传递到内能小的物体传递
D．热机就是将机械能转变为内能的装置
4．下列有关热和能的说法中，正确的是（ ）
A．发生热传递时，温度总是从高温物体传递给低温物体
B．夏天在室内洒水降温，利用了水的比热容较大的性质
C．内燃机的压缩冲程，主要通过热传递增加了汽缸内物质的内能
D．一块 0℃的冰熔化成 0℃的水后，温度不变，内能变大
5．下列现象中，只有能的转移而不发生能的转化过程的是（ ）
A．冬天，用手摸户外金属时感到凉
B．植物吸收太阳光进行光合作用
C．接通电路，电灯发光
D．燃气推动“嫦娥一号”探测器
6．冬天，站在室外的人们经常搓手取暖，这一过程的能量转化与四冲程汽油机工作过程中的哪个冲程能量转化相同（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
7．下列有关热和能的说法中，正确的是（ ）
A．内燃机的压缩冲程，主要通过热传递增加气缸内物质的内能
B．发生热传递时，温度总是从高温物体传递给低温物体
C．在晶体的熔化过程中，温度保持不变，内能变大
D．燃料的热值越大，燃烧过程放出的热量越多
8．下面关于能量转化的说法中错误的是（ ）
A．用砂轮磨刀时，刀的温度升高了，内能转化为机械能
B．陨石进入大气层成为流星时，机械能转化为内能
C．壶中的水沸腾时，壶盖不停地跳动，水蒸气的内能转化为壶盖的机械能
D．用打气筒给车胎打气时，筒内空气的内能转移到筒上，使筒壁温度升高
9．在下图描述的实例中，属于机械能转化为内能的是（ ）
A．壶内水沸腾后将壶盖顶开
B．从滑梯上滑下臀部发热
C．利用反射镜采集奥运圣火
D．利用暖身贴给背部保暖
10．下列关于热机效率的表述正确的是（ ）
A．燃料的热值越大，效率越高
B．热机做的有用功越多，热机效率越高
C．做相同多的功，耗油少的机械，热机效率高
D．做功快的热机，效率高
二、填空题
11．麦当劳推出过一款史努比“表白神器”的玩具，通过手指的摩擦就能显示文字，其原因是因为玩具的材料里面含有卤素复合材料（如溴化银），通过摩擦，将 能转化成 能，使局部温度升高，化学物质分解，从而达到变色、变画面的神奇效果。经测量，该款玩具质量约为120g，底面积为75cm2，体积约为300cm3，则它的密度约为 千克/米3。
12．“神舟”飞船穿越大气层返回地面时，与大气层摩擦，通过 方式，将 能转化为内能．为避免飞船因高温而损坏，其外壳涂有的烧蚀材料在升温后，可迅速 （填物态变化名称）成气体，并 大量的热
13．汽车已经走进了很多普通家庭。在加油站给汽车加油时，会闻到汽油味，这是 现象。如图所示是四冲程汽油机工作时的 冲程，汽车是从汽油机的 冲程获得动力。
14．在汽油机的四个冲程中，如图所示的是 冲程。已知汽油的热值为4.6×107J/kg，则完全燃烧100g汽油放出的热量为 J。
15．1.5 kg的煤气完全燃烧放出的热量可以使150kg的水从20℃加热至100℃，则该过程的热效率为 。【q煤气=4.2×107J/kg，c水=4.2×103J/（kg ℃）】
16．汽车是我们熟悉的交通工具之一。如图所示是汽油机的 冲程；汽车发动机工作时，会在汽车周围闻到汽油味，这是 现象；发动机常用水做冷却剂，散热过程通过 的方式改变了水箱内水的内能。
17．100g液态氢完全燃烧可放出 J的热量，若这些热量有30%被水吸收，水温升高了10℃，则水的质量为 kg。当液态氢未完全燃烧时，其热值 （选填“变大”“不变”或“变小”）[，]
18．如图所示，小明利用两个倾角不同的斜面进行实验．若斜面粗糙程度相同，则将同一木块分别从两斜面底端匀速拉至斜面顶端时，拉力所做的额外功W甲 W乙，若甲乙斜面光滑，则拉力F甲 F乙．将木块分别从两光滑斜面顶端自由释放，则木块到达斜面底端的速度υ甲 υ乙．
三、计算题
19．《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械。其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流，绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一顷于枧内，流入亩中。昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。若接水槽离取水处高4 m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4 kg，筒车旋转一周所用时间为60 s。(接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10 N/kg)
（1）请从能量转化的角度，简要分析筒车的工作原理。
（2）求该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功。
（3）若水流冲击筒车的功率为40 W，求筒车旋转一周取水的机械效率。
20．据报道，在全国首批三大城市示范群的氢燃料电池车运营规模及运营情况中，广东城市群中氢燃料电池车的活跃度最高。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。（）求：
（1）质量为的氢燃料完全燃烧放出的热量；
（2）某氢能源公交车以的恒定功率匀速行驶，如果的氢燃料完全燃烧所释放的热量60%供给作为公交车行驶过程的有用功，则该公交车能匀速行驶多长时间。
四、作图题
21．如图甲是某汽油机的吸气冲程时的气门开闭情况和活塞的运动方向，仿照甲图在乙图中画出压缩冲程时的气门开闭和活塞和连杆的大致位置。
22．如图所示，是四冲程汽油机工作时的做功与排气冲程示意图。请将“↑”或“↓”符号填在活塞空白处，表示活塞此时的运行方向。
23．甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况；请在图乙中画出压缩冲程中活塞和曲轴的位置以及进气门、排气门的开闭情况．
五、实验探究题
24．小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远．小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关．
（1）为验证其猜想是否正确．他设计了如下实验（弹簧被压缩后未超过其弹性限度）；如图所示，将同一个弹簧压缩 （选填“相同”或“不同”）的长度．将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分别比较木块 ，从而比较弹性势能的大小．
（2）若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的．
（3）小明根据实验现象认为：小球推动木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消灭了．你认为小明的观点是 的（选“正确”或“错误”），理由是 ．
25．
（1）如图是探究改变物体内能的实验：瓶子里装有一些水，用力打气，在瓶塞未跳起前，瓶内气体的内能 ，原因是 ；继续打气，当瓶塞跳起时，观察到瓶内有白雾产生，说明瓶内气体对外做功时内能减小了．
（2）根据此现象，某同学认为：所有物体在对外做功时，它的内能都会减小．他的观点正确吗？
请你从能量转化或转移的角度列举一实例，证明他是错的． ．
26．如图所示，A、B、C、D为四冲程汽油机工作过程中四个冲程的原理图，E和F是演示实验装置图。
（1）A图是 冲程，与它原理相同的是 （选填字母）图所示的演示实验；
（2）某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为2400r/min，该汽油机每分钟对外做功 次；
（3）上述汽油机在一个工作循环中消耗了20g汽油（汽油热值为4.6×107J/kg），完全燃烧放出的热量是 ；若这台汽油机的效率为30%，则一个工作循环中输出的有用机械能为 J；
（4）目前武汉市汽车保有量达400万辆，每辆汽车每年平均耗汽油1.86t，若将汽车内燃机的效率由30%提高到31%，则武汉市每年可以节约汽油 t。
27．如图甲所示为盾构机，盾构机在地下掘进时，为了保证隧道方向不出偏差，采用了激光自动导向系统。图乙所示是盾构机的结构图，在推进液压缸的推动下，刀盘向前切割泥巴，收入土仓，再由螺旋输送机往后输送泥浆到皮带输送系统。如表是盾构机的有关数据：
盾构机长/m 盾构机直径/m 盾构机质量/t 每分钟前进距离/mm 推进系统功率/kW 刀盘功率/kW 最大推进力/kN 螺旋输送量/m3h-1
57 6.6 1100 80 80 950 36000 360
（1）刀盘向前切割泥巴过程中，温度升高，这是通过 的方式改变内能的。用水循环给滚刀降温，这是利用水的 较大的原理；
（2）盾构机在地下掘进时，下列说法中正确的是____（多选，填字母符号）；
A．激光器可以固定在地面上
B．盾构机的激光导向应用了光的反射定律
C．激光器必须固定安装在盾构机上
D．盾构机的激光导向应用了光的直线传播
（3）若泥土的密度为2×103kg/m3，则螺旋输送机每分钟从土仓里输送出来的泥土的质量是 t；
（4）当推进系统以最大的推进力工作时，推进效率是 ；
（5）盾构机的推进液压缸有30个，每个液压缸的原理图如丙所示的容器，里面装有密闭液体，容器两端活塞的面积分别是S1、S2，其中大活塞连接刀盘。作用在两个活塞的压力分别是F1、F2，根据帕斯卡原理，把一个力施加在一端的活塞上，产生的压强通过密闭液体传到另一端的的活塞上，两个活塞受到密闭液体的压强相等。这样就能够将较小的力通过液体放大，使刀盘获得了较大的推进力。已知液压缸两端活塞面积之比S1∶S2＝1∶20，如果要刀盘产生最大的推进力，每个缸的S1端应该要至少施加 N的力。
六、综合题
28．随着生活水平的提高，汽车已经进入百姓家庭，它给我们的生活提供了便利，促进了社会的发展．汽车应用了许多物理知识，请你解答：
（1）汽油机是汽车的“心脏”，其中 冲程将机械能转化为内能
（2）当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率将 （选填“升高”“不变”或“降低”）；
（3）汽车发动机在工作时：发动机的温度会升得很高，通常在发动机外装有水套，汽车发动机用水作为冷却剂的主要原因是
（4）汽车在爬坡时，驾驶员的操作总是加大油门同时将变速器换为低档．加大油门是使发动机发挥最大的功率，换为低档是为了减慢车速．那么，在爬坡时减慢车速的目的
（5）某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1s内，汽油机完成 个工作循环，对外做功 次．
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第2章 改变世界的热机 单元全优测评卷
一、单选题
1．关于热机，下列说法是正确的（ ）
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸
C．汽油机在做功冲程中，进气门关闭排气门打开
D．汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能
【答案】D
【解析】【解答】A、汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴；B、柴油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸；C、汽油机在做功冲程中，进气门和排气门都是关闭的；D、汽油机的做功冲程中，将内能转化成了机械能．故选D．
【分析】汽油机的顶端是火花塞，吸气冲程中吸进的是汽油和空气的混合物；柴油机的顶端是喷油嘴，吸气冲程中吸进的是空气．汽油机的做功冲程中，进气门和排气门都是关闭的，汽油和空气的混合物越到明火剧烈燃烧，产生了高温高压的燃气，推动活塞运动，将燃气的内能转化为活塞运动的机械能．
2．四冲程汽油机在工作过程中，将燃气的内能转化为机械能的冲程是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】C
【解析】【解答】四冲程内燃机中，做功冲程将内能转化为机械能；压缩冲程将机械能转化为内能，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C.
【分析】内燃机的做功冲程将内能转化为机械能。
3．关于内能的下列说法中，正确的是（ ）
A．一块的冰熔化成的水，内能一定增加
B．物体的温度越高，具有的热量越多
C．热量总是从内能大的物体传递到内能小的物体传递
D．热机就是将机械能转变为内能的装置
【答案】A
【解析】【解答】A.一块0℃的冰熔化成0℃的水，吸热，内能增加，故A正确
B.物体的温度越高，物体的内能越大，故B错误
C.热量总是从温度高的物体传递到温度低的物体，故C错误
D.热机是内能转化为机械能的装置，故D错误
故选择A
【分析】A.冰在熔化过程需要吸热，内能增加
B.热量不能含，只能是传递
C.热传递的条件是两个物体之间存在温度差
D.热机的定义是内能转化机械能
4．下列有关热和能的说法中，正确的是（ ）
A．发生热传递时，温度总是从高温物体传递给低温物体
B．夏天在室内洒水降温，利用了水的比热容较大的性质
C．内燃机的压缩冲程，主要通过热传递增加了汽缸内物质的内能
D．一块 0℃的冰熔化成 0℃的水后，温度不变，内能变大
【答案】D
【解析】【解答】A、发生热传递时，传递的是热量而不是温度；A不符合题意；
B、夏天在室内洒水，水汽化吸收热量，起到降温的作用，不是利用了水的比热容较大的性质；B不符合题意；
C、内燃机的压缩冲程，活塞压缩气缸内物质，机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能；C不符合题意；
D、一块0℃的冰熔化成0℃的水后，吸收热量，温度不变，内能增加；D符合题意。
故答案为：D。
【分析】物体的内能和温度、质量、状态等有关，热传递时热量从高温物体传向低温物体，水的比热容较大，方便降温。
5．下列现象中，只有能的转移而不发生能的转化过程的是（ ）
A．冬天，用手摸户外金属时感到凉
B．植物吸收太阳光进行光合作用
C．接通电路，电灯发光
D．燃气推动“嫦娥一号”探测器
【答案】A
【解析】【解答】A、冬天，用手摸户外金属感到凉，是人体内能转移到金属上，能量形式不变，是能量转移，故A符合题意。
B、植物吸收太阳光进行光合作用，是将太阳能转化为化学能，能量形式发生了变化，为能量转化，故B不符合题意。
C、接通电路，电灯发光，是电能转化为光能和内能，能量形式发生了变化，为能量转化，故C不符合题意。
D、燃气推动“嫦娥一号”探测器，燃料的化学能转化为内能，内能再转化为机械能，是能量的转化，故D不符合题意。
答案为：A
【分析】（1）能量发生转移时，能量形式不发生变化。
（2）能量发生转化时，能量形式发生变化。
6．冬天，站在室外的人们经常搓手取暖，这一过程的能量转化与四冲程汽油机工作过程中的哪个冲程能量转化相同（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】B
【解析】【解答】搓手是将机械能转化为内能，内能增加，温度升高，这是通过做功的方式改变手的内能，这与汽油机工作中的压缩冲程的能量转化相同。
故选：B。
【分析】区分做功改变物体内能的利用、内燃机四冲程能量的转化
7．下列有关热和能的说法中，正确的是（ ）
A．内燃机的压缩冲程，主要通过热传递增加气缸内物质的内能
B．发生热传递时，温度总是从高温物体传递给低温物体
C．在晶体的熔化过程中，温度保持不变，内能变大
D．燃料的热值越大，燃烧过程放出的热量越多
【答案】C
【解析】【解答】A．内燃机的压缩冲程，活塞压缩气缸内物质，机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能；A不符合题意；
B．发生热传递时，传递的是热量而不是温度；B不符合题意；
C．晶体熔化过程中，吸收热量，温度不变，内能增大，C符合题意；
D．燃料放出热量的多少与燃料的热值和质量有关，燃料的热值越大，燃烧时放出的热量不一定多，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和；温度指物体的冷热程度；热量是指在热传递过程中内能改变的多少。
燃料放出热量的多少与燃料的热值和质量有关。
8．下面关于能量转化的说法中错误的是（ ）
A．用砂轮磨刀时，刀的温度升高了，内能转化为机械能
B．陨石进入大气层成为流星时，机械能转化为内能
C．壶中的水沸腾时，壶盖不停地跳动，水蒸气的内能转化为壶盖的机械能
D．用打气筒给车胎打气时，筒内空气的内能转移到筒上，使筒壁温度升高
【答案】A
【解析】【解答】解：A、用砂轮磨刀时，刀克服摩擦力做功，机械能转化为内能，刀的内能增加，温度升高，符合题意；
B、陨石克服大气的摩擦阻力做功，机械能转化为内能，不符合题意；
C、壶中的水沸腾时，水蒸气对壶盖做功，水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，不符合题意；
D、用打气筒打气时，压缩气体做功，使气体内能增加，温度升高，筒内空气和筒壁发生热传递，使筒壁温度升高，不符合题意；
故选A．
【分析】各种形式的能量有：机械能（包括动能和势能）、电磁能、内能、化学能、光能、太阳能等．各种形式的能量可以相互转化．
9．在下图描述的实例中，属于机械能转化为内能的是（ ）
A．壶内水沸腾后将壶盖顶开
B．从滑梯上滑下臀部发热
C．利用反射镜采集奥运圣火
D．利用暖身贴给背部保暖
【答案】B
【解析】【解答】A、水将壶盖顶开是内能转化为机械能，A不符合题意；
B、从滑梯上滑下时臀部发热是机械能转化为内能，B符合题意；
C、利用反射镜采集火种是光能转化为内能，C不符合题意；
D、利用暖身贴给背部保暖，是化学能转化为内能，D不符合题意；
故答案为：B.
【分析】改变内能的方式有两种，做功和热传递．对物体做功，通常是机械能转化为内能，物体对外做功，通常是内能转化为机械能.
10．下列关于热机效率的表述正确的是（ ）
A．燃料的热值越大，效率越高
B．热机做的有用功越多，热机效率越高
C．做相同多的功，耗油少的机械，热机效率高
D．做功快的热机，效率高
【答案】C
【解析】【解答】A．热机效率是指用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值，与燃料热值的大小无关，A不符合题意；
B．热机效率是指用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值，有用功越多，不知道总功的多少，热机效率不一定越高，B不符合题意；
C．热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，则有用功占总功的比例越高，即效率一定越高，C符合题意；
D．热机做功越快，表示热机的功率越大，与效率无关，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】内燃机是一种把内能转化为机械能的装置，内燃机的效率为机械能与燃料完全燃烧释放的热量的比值，减少能量损耗、使燃料充分燃烧可以提高效率，但效率不会达到100%。
二、填空题
11．麦当劳推出过一款史努比“表白神器”的玩具，通过手指的摩擦就能显示文字，其原因是因为玩具的材料里面含有卤素复合材料（如溴化银），通过摩擦，将 能转化成 能，使局部温度升高，化学物质分解，从而达到变色、变画面的神奇效果。经测量，该款玩具质量约为120g，底面积为75cm2，体积约为300cm3，则它的密度约为 千克/米3。
【答案】机械能；内能；0.4×103
【解析】【解答】根据题意，摩擦后温度升高了，即转化成了内能；所以通过摩擦，将机械能转化成内能，使局部温度升高，化学物质分解，从而达到变色、变画面的神奇效果；该款玩具质量约为120g，体积约为300cm3， 则它的密度约为： .
故答案为：机械能；内能；0.4×103.
【分析】克服摩擦做功，使物体的内能增大，温度升高，是机械能转化成了内能；利用密度公式求物体的密度 .
12．“神舟”飞船穿越大气层返回地面时，与大气层摩擦，通过 方式，将 能转化为内能．为避免飞船因高温而损坏，其外壳涂有的烧蚀材料在升温后，可迅速 （填物态变化名称）成气体，并 大量的热
【答案】做功；机械；升华；吸收
【解析】【解答】解：“神舟”飞船穿越大气层返回地面时，与大气层摩擦，通过做功，将机械能转化为飞船的内能，温度升高；
外壳涂有的烧蚀材料在升温后，可迅速升华成气体，并吸收大量的热，保护了飞船．
故答案为：做功；机械；升华；吸收
【分析】解决此题要知道做功可以改变物体的内能，物体在熔化和升华过程都需要吸收热量，依据选项进行分析即可．
13．汽车已经走进了很多普通家庭。在加油站给汽车加油时，会闻到汽油味，这是 现象。如图所示是四冲程汽油机工作时的 冲程，汽车是从汽油机的 冲程获得动力。
【答案】扩散；压缩；做功
【解析】【解答】闻到汽油味，是分子无规则运动形成的扩散现象；根据图像，气门关闭，活塞上行，是汽油机的压缩冲程，汽油机的做功冲程提供动力，使汽车前进。
【分析】闻到气味是分子运动形成的扩散现象；根据气门状态和活塞运行方向判断冲程；做功冲程为汽车提供动力。
14．在汽油机的四个冲程中，如图所示的是 冲程。已知汽油的热值为4.6×107J/kg，则完全燃烧100g汽油放出的热量为 J。
【答案】做功；4.6×106
【解析】【解答】（1）根据图片可知，两个气门关闭，活塞向下运动，因此为做功冲程；
（2）汽油燃烧放出的热量为：Q=qm=4.6×107J/kg ×0.1kg=4.6×106J。
【分析】（1）根据活塞的运行方向和气门开合确定冲程名称；
（2）根据Q=qm计算汽油放出的热量。
15．1.5 kg的煤气完全燃烧放出的热量可以使150kg的水从20℃加热至100℃，则该过程的热效率为 。【q煤气=4.2×107J/kg，c水=4.2×103J/（kg ℃）】
【答案】80%
【解析】【解答】1.5kg的煤气完全燃烧放出的热量为Q放=mq可煤气=1.5kg×4.2×107J/kg=6.3×107J
由知道，150kg的水从20℃加热至100℃，吸收的热量
由知道，该过程的热效率为
【分析】利用Q放=mq可煤气求得1.5kg的煤气完全燃烧放出的热量，由求得150kg的水从20℃加热至100℃吸收的热量，再由求得该过程的热效率。
16．汽车是我们熟悉的交通工具之一。如图所示是汽油机的 冲程；汽车发动机工作时，会在汽车周围闻到汽油味，这是 现象；发动机常用水做冷却剂，散热过程通过 的方式改变了水箱内水的内能。
【答案】压缩；扩散；热传递
【解析】【解答】（1）根据图片可知，两个气门关闭，活塞向上运动，那么为压缩冲程；
（2）汽车发动机工作时，会在汽车周围闻到汽油味，这是扩散现象；
（3）发动机常用水做冷却剂，散热过程通过热传递的方式改变了水箱内水的内能。
【分析】（1）根据气门的开合和活塞的运行方向确定冲程的名称；
（2）不同的物质相互接触时彼此进入对方的现象叫扩散；
（3）改变内能的方式：①做功，本质是能量的转化；②热传递，本质是能量的转移。
17．100g液态氢完全燃烧可放出 J的热量，若这些热量有30%被水吸收，水温升高了10℃，则水的质量为 kg。当液态氢未完全燃烧时，其热值 （选填“变大”“不变”或“变小”）[，]
【答案】 ；100；不变
【解析】【解答】（1）由热值公式可得，100g液态氢完全燃烧放出的热量为：
（2）水吸收的热量为
水的质量为
；
（3） 燃料的热值是一定质量的某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比；故燃料热值只与燃料的种类有关，与燃烧状况无关，故液态氢未完全燃烧时，其热值不变。
故答案为：1.4×107；100；不变。
[3]燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃烧状况无关，当液态氢未完全燃烧时，其热值不变。
【分析】知道液态氢的质量和热值，利用Q放=mq计算出100g的液态氢完全燃烧释放出的热量；
（2）利用Q吸=ηQ放求水吸收的热量，知道水的比热容、升高的温度，利用公式Q吸=cmΔt计算水的质量；
（3）热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关。
18．如图所示，小明利用两个倾角不同的斜面进行实验．若斜面粗糙程度相同，则将同一木块分别从两斜面底端匀速拉至斜面顶端时，拉力所做的额外功W甲 W乙，若甲乙斜面光滑，则拉力F甲 F乙．将木块分别从两光滑斜面顶端自由释放，则木块到达斜面底端的速度υ甲 υ乙．
【答案】＞；＜；=
【解析】【解答】解：①因为两斜面的粗糙程度相同，甲斜面的倾斜程度较小，所以甲斜面的摩擦力较大，同时甲斜面长度较大，由公式W额=fs知：拉力做的额外功W甲＞W乙；②已知同一木块在高度相同的光滑斜面上运动，所以拉力做的功等于克服重力做的功，即Fs=Gh，由于甲斜面长度较大，所以拉力较小，即F甲＜F乙；③已知同一木块在高度相同的光滑斜面上滑下，重力势能全部转化为动能，即木块到达底端的动能相同；又因为木块质量相同，所以速度相同，即v甲=v乙．
故答案为：＞；＜；=．
【分析】①沿粗糙的斜面将物体由底端拉到顶端的过程中，克服摩擦力做的功是额外功；已知斜面的粗糙程度相同和倾斜程度关系，可以确定摩擦力的大小关系，额外功的大小用公式W=fs比较；②沿粗糙的斜面将物体由低端拉到顶端的过程中，克服物重的拉力与斜面的长度有关：斜面越长越省力；③木块从两光滑斜面顶端自由释放，到达斜面底端的过程中，把重力势能转化为动能，速度大小关系根据质量大小关系判断．
三、计算题
19．《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械。其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流，绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一顷于枧内，流入亩中。昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。若接水槽离取水处高4 m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4 kg，筒车旋转一周所用时间为60 s。(接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10 N/kg)
（1）请从能量转化的角度，简要分析筒车的工作原理。
（2）求该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功。
（3）若水流冲击筒车的功率为40 W，求筒车旋转一周取水的机械效率。
【答案】（1）解： 流冲击的机械能转化为筒车转动的机械能和所取水的重力势能
（2）解： 接水槽离取水处高4 m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4 kg，则筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功W=12Gh=12mgh=12×4 kg×10 N/kg×4 m=1 920 J
（3）解： 筒车旋转一周所用时间为60 s，水流冲击筒车的功率为40 W，则筒车旋转一周取水的机械效率η=×100%=×100%=×100%=80%。
【解析】【分析】（1）根据能量转化的知识分析解答；
（2）根据题意确定筒车转动一周后水被抬升的高度，以及水筒内水的总质量，然后根据W=Gh=mgh计算对水做的功；
（3）首先根据W总=Pt计算水流冲击筒车做的总功，然后根据η= 计算取水的机械效率。
20．据报道，在全国首批三大城市示范群的氢燃料电池车运营规模及运营情况中，广东城市群中氢燃料电池车的活跃度最高。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。（）求：
（1）质量为的氢燃料完全燃烧放出的热量；
（2）某氢能源公交车以的恒定功率匀速行驶，如果的氢燃料完全燃烧所释放的热量60%供给作为公交车行驶过程的有用功，则该公交车能匀速行驶多长时间。
【答案】（1）解：0.5kg氢燃料完全燃烧放出的热量
（2）解：公交车行驶过程中所做的有用功，该公交车能匀速行驶的时间。
【解析】【分析】（1）根据Q=mq计算0.5kg氢燃料完全燃烧放出的热量；
（2）根据计算公交车行驶过程中所做的有用功，结合W=Pt计算该公交车能匀速行驶的时间。
（1）0.5kg氢燃料完全燃烧放出的热量
（2）公交车行驶过程中所做的有用功
该公交车能匀速行驶的时间
四、作图题
21．如图甲是某汽油机的吸气冲程时的气门开闭情况和活塞的运动方向，仿照甲图在乙图中画出压缩冲程时的气门开闭和活塞和连杆的大致位置。
【答案】
【解析】【解答】在内燃机的压缩冲程中，进气和排气门都关闭，活塞向上运动；如下图所示：
【分析】压缩冲程：进气后关闭，排气口关闭，活塞上移，能量转化为机械能转化为内能，气缸内空气内能增加
22．如图所示，是四冲程汽油机工作时的做功与排气冲程示意图。请将“↑”或“↓”符号填在活塞空白处，表示活塞此时的运行方向。
【答案】
【解析】【解答】根据图片可知，左边汽油机火花塞产生电火花，为做功冲程，此时活塞向下运动；右边排气门打开，为排气冲程，此时活塞上行，如下图所示：
【分析】根据活塞的运行方向和气门的开合，确定冲程的名称。
23．甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况；请在图乙中画出压缩冲程中活塞和曲轴的位置以及进气门、排气门的开闭情况．
【答案】解：如图所示：
【解析】【解答】压缩冲程，两个气门都关闭，活塞向上运动；做功冲程，两个气门都关闭，活塞向下运动；排气冲程，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动．如下图所示：
【分析】根据内燃机的气门的开、合，结合活塞运行方向，判断相应的冲程。
五、实验探究题
24．小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远．小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关．
（1）为验证其猜想是否正确．他设计了如下实验（弹簧被压缩后未超过其弹性限度）；如图所示，将同一个弹簧压缩 （选填“相同”或“不同”）的长度．将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分别比较木块 ，从而比较弹性势能的大小．
（2）若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的．
（3）小明根据实验现象认为：小球推动木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消灭了．你认为小明的观点是 的（选“正确”或“错误”），理由是 ．
【答案】（1）不同；木块移动的距离
（2）不能
（3）错误；木块克服摩擦做功，机械能转化为内能
【解析】【解答】（1）在探究弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关时，应将弹簧压缩到不同的长度，然后释放小球，通过比较木块移动的距离来判断弹性势能的大小.（2）若水平面绝对光滑，则没有摩擦力，木块被撞后不能停止下来，无法比较被撞的距离，所以不能达到探究目的.（3）小明的观点是错误的，小球推动木块移动一段距离后都要停下来，不是机械能最终都消灭了，而是木块克服摩擦做功，机械能转化为内能.
【分析】探究势能的大小的影响因素时，利用木块被推动的距离反应能的大小，当克服摩擦时，机械能转化为内能.
25．
（1）如图是探究改变物体内能的实验：瓶子里装有一些水，用力打气，在瓶塞未跳起前，瓶内气体的内能 ，原因是 ；继续打气，当瓶塞跳起时，观察到瓶内有白雾产生，说明瓶内气体对外做功时内能减小了．
（2）根据此现象，某同学认为：所有物体在对外做功时，它的内能都会减小．他的观点正确吗？
请你从能量转化或转移的角度列举一实例，证明他是错的． ．
【答案】（1）增加；对气体做功，气体的内能变大
（2）不正确；河水对水轮机做功，是河水的机械能转移到水轮机上，河水的内能并没有减小
【解析】【解答】（1）向瓶中打气时，气体的体积被压缩，也就是外界对瓶中气体做了功，使气体的内能增加；
（2）这位同学的观点是错误的，因为在河水推动水轮机的现象中，河水对水轮机做功，河水的机械能转移到水轮机上，但是河水的内能并没有减小 .
故答案为：（1）增加；对气体做功，气体的内能变大；（2）不正确；河水对水轮机做功，是河水的机械能转移到水轮机上，河水的内能并没有减小 .
【分析】（1）外力对物体做功，物体的内能增大；
（2）能量转化或转移时，不一定消耗物体的内能，也可能时其它形式的能之间的转化或转移 .
26．如图所示，A、B、C、D为四冲程汽油机工作过程中四个冲程的原理图，E和F是演示实验装置图。
（1）A图是 冲程，与它原理相同的是 （选填字母）图所示的演示实验；
（2）某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为2400r/min，该汽油机每分钟对外做功 次；
（3）上述汽油机在一个工作循环中消耗了20g汽油（汽油热值为4.6×107J/kg），完全燃烧放出的热量是 ；若这台汽油机的效率为30%，则一个工作循环中输出的有用机械能为 J；
（4）目前武汉市汽车保有量达400万辆，每辆汽车每年平均耗汽油1.86t，若将汽车内燃机的效率由30%提高到31%，则武汉市每年可以节约汽油 t。
【答案】（1）做功；F
（2）1200
（3）9.2×105J；2.76×105
（4）2.4×105
【解析】【解答】（1）在A图中，由于进排气门都关闭，燃料燃烧产生高温高压的燃气推动活塞向下运动，是“做功”冲程，属于内能转化为机械能，跟“F”图所示的演示实验相同；
（2）单缸四冲程汽油机飞轮的转速为2400r/min，由于汽油机在一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两周，做功一次，所以该汽油机每分钟对外做功的次数： ；
（3）由于汽油机在一个工作循环中消耗了20g汽油，这20g汽油完全燃烧时所放出的热量为： ； 当这台汽油机的效率为30%时，在一个工作循环中输出的有用机械能为： ；
（4）由于内燃机的效率提高前后，有用功相等，则有： ，即： ，所以提高效率后每一輌汽车一年消耗的汽油质量为： ，即每輌汽车一年可节约汽油的质量为：m=1.86t-1.8t=0.06t ，则400万辆汽车每年可节约汽油的质量：m总=nm=4×106×0.06t=2.4×105t ；
综上可知，本题正确答案为：第（1）小题的第1 空应填：“做功”，第2 空应填：“F”；第（2）小题的第1 空应填：“1200”；第（3）小题的第1 空应填“ 9.2×105J ”，第2 空应填：“2.76×105”；第（4）小题的第1 空应填：“2.4×105”。
【分析】（1）在内燃机的四个冲程示意图中，进排气门都关闭，活塞向下运动，是“做功”冲程，属于内能转化为机械能；
（2）内燃机在一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两周，做功一次；
（3）根据可直接计算出燃料燃烧所释放的热量；根据 可直接计算出一个工作循环中所输出的有用机械能；
（4）根据内燃机的效率提高前后，有用功相等，列出等式，计算出每輌汽车一年可节约汽油的质量，然后再计算出全市一年可节约汽油的总质量。
27．如图甲所示为盾构机，盾构机在地下掘进时，为了保证隧道方向不出偏差，采用了激光自动导向系统。图乙所示是盾构机的结构图，在推进液压缸的推动下，刀盘向前切割泥巴，收入土仓，再由螺旋输送机往后输送泥浆到皮带输送系统。如表是盾构机的有关数据：
盾构机长/m 盾构机直径/m 盾构机质量/t 每分钟前进距离/mm 推进系统功率/kW 刀盘功率/kW 最大推进力/kN 螺旋输送量/m3h-1
57 6.6 1100 80 80 950 36000 360
（1）刀盘向前切割泥巴过程中，温度升高，这是通过 的方式改变内能的。用水循环给滚刀降温，这是利用水的 较大的原理；
（2）盾构机在地下掘进时，下列说法中正确的是____（多选，填字母符号）；
A．激光器可以固定在地面上
B．盾构机的激光导向应用了光的反射定律
C．激光器必须固定安装在盾构机上
D．盾构机的激光导向应用了光的直线传播
（3）若泥土的密度为2×103kg/m3，则螺旋输送机每分钟从土仓里输送出来的泥土的质量是 t；
（4）当推进系统以最大的推进力工作时，推进效率是 ；
（5）盾构机的推进液压缸有30个，每个液压缸的原理图如丙所示的容器，里面装有密闭液体，容器两端活塞的面积分别是S1、S2，其中大活塞连接刀盘。作用在两个活塞的压力分别是F1、F2，根据帕斯卡原理，把一个力施加在一端的活塞上，产生的压强通过密闭液体传到另一端的的活塞上，两个活塞受到密闭液体的压强相等。这样就能够将较小的力通过液体放大，使刀盘获得了较大的推进力。已知液压缸两端活塞面积之比S1∶S2＝1∶20，如果要刀盘产生最大的推进力，每个缸的S1端应该要至少施加 N的力。
【答案】（1）做功；比热容
（2）A；D
（3）5.4
（4）60%
（5）60000
【解析】【解答】（1）刀盘向前切割泥巴过程中，刀盘与泥巴之间摩擦生热，温度升高，这是通过做功的方式改变内能的。
用水循环带走盾构机产生的热量，这是利用了水的比热容较大的特性，因为在质量和升高的温度均相同时，水吸收的热量多。
（2） AC．在工作时，应将激光器可以固定在地面上，不能安装在盾构机上，因为盾构机是运动的，A符合题意，C不符合题意；
BD．工程师们用激光束来引导盾构机沿直线掘进，利用的是光在均匀介质中沿直线传播的，B不符合题意，D符合题意。
故答案为：AD。
（3）螺旋输送机每分钟从土仓里输送出来的泥土的体积
则螺旋输送机每分钟从土仓里输送出来的泥土的质量
（4）当推进系统以最大的推进力工作时，每分钟前进距离为80 mm，推进系统功率80 kW，则推进效率
（5）盾构机的推进液压缸有30个，如果要刀盘产生最大的推进力，则
因为两个活塞受到密闭液体的压强相等，由得
又因为液压缸两端活塞面积之比S1∶S2＝1∶20，则
解得
【分析】（1）物体间摩擦改变内能，是做功的方式改变内能，水的比热容较大，便于对物体降温；
（2）激光准直利用了光沿直线传播的特点；
（3）根据密度和体积的乘积，计算质量大小；
（4）根据力和距离的乘积，计算有用功，利用功率和时间的乘积，计算总功，有用功和总功的比值， 计算机械效率；
（5）利用液压机的工作特点，结合力和受力面积，计算力的大小。
六、综合题
28．随着生活水平的提高，汽车已经进入百姓家庭，它给我们的生活提供了便利，促进了社会的发展．汽车应用了许多物理知识，请你解答：
（1）汽油机是汽车的“心脏”，其中 冲程将机械能转化为内能
（2）当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率将 （选填“升高”“不变”或“降低”）；
（3）汽车发动机在工作时：发动机的温度会升得很高，通常在发动机外装有水套，汽车发动机用水作为冷却剂的主要原因是
（4）汽车在爬坡时，驾驶员的操作总是加大油门同时将变速器换为低档．加大油门是使发动机发挥最大的功率，换为低档是为了减慢车速．那么，在爬坡时减慢车速的目的
（5）某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1s内，汽油机完成 个工作循环，对外做功 次．
【答案】（1）压缩
（2）降低
（3）水的比热容大
（4）增大牵引力
（5）20；20
【解析】【解答】解：（1）汽油机的四个冲程为：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；在做功冲程中，是内燃机的内能转化为机械能，在压缩冲程中是机械能转化为内能；
（2）冒“黑烟”说明燃烧不充分，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值就小，所以效率降低．
（3）水的比热容较大，相同质量的水和其它物质相比较，变化相同的温度，水吸收或放出的热量更多，因此，汽车发动机用水循环使其冷却．
（4）爬坡时需要发动机有很大的牵引力，而单靠增大功率无法达到必要的牵引力，而由P=FV得：要想使F增大，只能减小速度．当功率为最大时，速度最小时牵引力最大；
故减小速度可以增大发动机的牵引力；而不是为了保证安全；而油量取决于油门的大小，故也无法省油；机械效率取决于损耗能量的多少，而减小速度不会减小能量的损耗；
（5）四冲程汽油机的飞轮转速为2400r/min，则该飞轮每秒钟转40圈．因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，所以飞轮转40圈，共20个工作循环，对外做功20次．
故答案为：（1）压缩；（2）降低；（3）水的比热容大；（4）增大牵引力；（5）20；20．
【分析】（1）本题应掌握汽油机的一个工作循环由四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；在做功冲程中，是内燃机的内能转化为机械能，在压缩冲程中是机械能转化为内能；
（2）热机的效率是指用来做有用功的能量占燃料完全燃料放出的总能量的百分比，据此结合现象可分析对效率的影响；
（3）水的比热容较大，相同质量的水和其它物质相比较，变化相同的温度，水吸收或放出的热量更多；
（4）当油门调到最大时，功率达最大此时功率无法再增加，由P=FV可分析减少车速的原因；
（5）汽油机的一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成．在一个工作循环中曲轴转2圈，飞轮转2周，做功一次．
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