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1.一台柴油机的热机效率为25%，这表示的物理意义是柴油机用来做
有用功
的那部分能量在燃料完全燃烧放出的热量
中所占的比例为25%
。答案
1. 有用功；燃料完全燃烧放出的热量；25%
解析
【分析】要解答本题，需明确热机效率的定义：热机效率是衡量热机能量利用效率的物理量，核心是区分有用能量和总能量。解题时，先回忆热机效率的概念，再对应题目中的表述，即可确定每个空的内容。
【解析】根据热机效率的定义：热机效率是指热机用来做有用功的能量，与燃料完全燃烧放出的总能量的比值。题目中柴油机效率为25%，因此对应：用来做有用功的能量在燃料完全燃烧放出的热量中所占比例为25%。
【答案】有用功；燃料完全燃烧放出的热量；25%
【知识点】热机效率的概念
【点评】本题考查热机效率的基础定义，属于识记类基础题，是热学中热机部分的常考内容，难度较低，只要牢记定义即可作答。
【难度系数】0.4
【解析】根据热机效率的定义：热机效率是指热机用来做有用功的能量，与燃料完全燃烧放出的总能量的比值。题目中柴油机效率为25%，因此对应：用来做有用功的能量在燃料完全燃烧放出的热量中所占比例为25%。
【答案】有用功；燃料完全燃烧放出的热量；25%
【知识点】热机效率的概念
【点评】本题考查热机效率的基础定义，属于识记类基础题，是热学中热机部分的常考内容，难度较低，只要牢记定义即可作答。
【难度系数】0.4
2.热机效率
小于
（选填“大于”“小于”或“等于”）1，是因为燃料燃烧释放的内能会通过废气
、冷却水
、摩擦与辐射
等途径损失掉。答案
2. 小于；废气；冷却水；摩擦与辐射
解析
【分析】
要解决这道题，需先明确热机效率的定义，再结合热机实际工作的能量损耗情况分析：首先，热机效率是热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧释放的内能之比；实际中，燃料无法完全燃烧，且燃烧释放的内能会通过多种途径散失，导致有用功的能量小于总释放的内能，因此热机效率必然小于1；而内能损失的常见途径是热机工作时的废气、冷却水带走的热量，以及机械摩擦和辐射散失的能量。
【解析】
1. 热机效率的定义：热机效率η = （热机做的有用功W有用）/（燃料完全燃烧释放的内能Q放）。
2. 热机效率小于1的原因：实际热机工作时，燃料不可能完全燃烧，且燃烧释放的内能会有部分损失，如废气带走大量热量、冷却水带走部分热量、机械摩擦消耗能量及辐射散热等，使得用来做有用功的能量W有用小于燃料完全燃烧释放的总内能Q放，因此热机效率小于1。
3. 内能损失的途径：结合热机的实际工作过程，损失的内能主要通过废气、冷却水、摩擦与辐射等途径散失。
【答案】
小于；废气；冷却水；摩擦与辐射
【知识点】
热机效率；热机的能量损失
【点评】
本题属于初中物理热学部分的基础概念题，主要考查学生对热机效率含义及能量损失途径的识记与理解，是热机相关知识的核心基础考点，难度较低。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，需先明确热机效率的定义，再结合热机实际工作的能量损耗情况分析：首先，热机效率是热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧释放的内能之比；实际中，燃料无法完全燃烧，且燃烧释放的内能会通过多种途径散失，导致有用功的能量小于总释放的内能，因此热机效率必然小于1；而内能损失的常见途径是热机工作时的废气、冷却水带走的热量，以及机械摩擦和辐射散失的能量。
【解析】
1. 热机效率的定义：热机效率η = （热机做的有用功W有用）/（燃料完全燃烧释放的内能Q放）。
2. 热机效率小于1的原因：实际热机工作时，燃料不可能完全燃烧，且燃烧释放的内能会有部分损失，如废气带走大量热量、冷却水带走部分热量、机械摩擦消耗能量及辐射散热等，使得用来做有用功的能量W有用小于燃料完全燃烧释放的总内能Q放，因此热机效率小于1。
3. 内能损失的途径：结合热机的实际工作过程，损失的内能主要通过废气、冷却水、摩擦与辐射等途径散失。
【答案】
小于；废气；冷却水；摩擦与辐射
【知识点】
热机效率；热机的能量损失
【点评】
本题属于初中物理热学部分的基础概念题，主要考查学生对热机效率含义及能量损失途径的识记与理解，是热机相关知识的核心基础考点，难度较低。
【难度系数】
0.7
3.汽油机是工农业生产中常用的热机，当汽油燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时汽油机的效率将
降低
（选填“升高”“降低”或“不变”）。这意味着在有用功相同的情况下，需要消耗的汽油的质量比正常工作时更大
（选填“大”或“小”）。答案
3. 降低；大
解析
【分析】首先明确汽油机效率的定义：热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的总能量之比。当汽油燃烧不充分冒“黑烟”时，说明燃料未完全燃烧，相同质量的汽油释放的总能量减少，因此效率会降低。当有用功相同时，根据效率公式，效率越低，所需燃料完全燃烧放出的总能量越多，而总能量与消耗汽油的质量成正比，故消耗的汽油质量更大。
【解析】汽油机效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$，其中$Q_{放}$是燃料完全燃烧放出的热量。汽油燃烧不充分时，相同质量汽油的$Q_{放}$减少，因此效率$\eta$降低。若有用功$W_{有用}$相同，由公式变形得$Q_{放}=\frac{W_{有用}}{\eta}$，$\eta$减小则$Q_{放}$增大。又因$Q_{放}=mq$（$q$为汽油热值，固定不变），所以消耗汽油的质量$m=\frac{Q_{放}}{q}$，$Q_{放}$增大则$m$更大。
【答案】降低；大
【知识点】热机效率、燃料的热值
【点评】本题考查热机效率的基本概念及应用，需理解效率与燃料燃烧充分程度的关系，属于基础概念题，难度适中。
【难度系数】0.3
【解析】汽油机效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$，其中$Q_{放}$是燃料完全燃烧放出的热量。汽油燃烧不充分时，相同质量汽油的$Q_{放}$减少，因此效率$\eta$降低。若有用功$W_{有用}$相同，由公式变形得$Q_{放}=\frac{W_{有用}}{\eta}$，$\eta$减小则$Q_{放}$增大。又因$Q_{放}=mq$（$q$为汽油热值，固定不变），所以消耗汽油的质量$m=\frac{Q_{放}}{q}$，$Q_{放}$增大则$m$更大。
【答案】降低；大
【知识点】热机效率、燃料的热值
【点评】本题考查热机效率的基本概念及应用，需理解效率与燃料燃烧充分程度的关系，属于基础概念题，难度适中。
【难度系数】0.3
4. 提升题一台单缸四冲程汽油机运行时的各种能量损耗如下：废气带走的能量占35%，气缸散热损失占30%，机械损失占10%。该汽油机的效率为
25%
。若飞轮转速为2 400 r/min，则该汽油机的活塞1 s内对外做功20
次。答案
4. 25%；20
解析
【分析】
要解决这道题，需掌握两个核心知识点：一是热机效率的计算方法，二是单缸四冲程汽油机飞轮转速与做功次数的关系。首先，热机效率是有用功能量与燃料总释放能量的比值，总能量为100%，减去各类损耗占比即可得效率；其次，单缸四冲程汽油机每转2圈完成1个工作循环、对外做功1次，需先将转速换算为每秒转数，再计算做功次数。
【解析】
1. 计算汽油机效率：
热机效率η = 1 - 废气带走能量占比 - 气缸散热损失占比 - 机械损失占比
代入数据：η = 1 - 35% - 30% - 10% = 25%
2. 计算1s内对外做功次数：
飞轮转速为2400 r/min，换算为每秒转数：2400 r ÷ 60 s = 40 r/s
单缸四冲程汽油机每2转对外做功1次，因此1s内做功次数：40 r ÷ 2 = 20次
【答案】
25%；20
【知识点】
热机效率，内燃机的工作过程
【点评】
本题考查热机效率计算和四冲程汽油机的工作特点，属于基础应用类题目，需牢记热机效率的定义及飞轮转速与做功次数的对应关系，计算过程简单，细心即可得分。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需掌握两个核心知识点：一是热机效率的计算方法，二是单缸四冲程汽油机飞轮转速与做功次数的关系。首先，热机效率是有用功能量与燃料总释放能量的比值，总能量为100%，减去各类损耗占比即可得效率；其次，单缸四冲程汽油机每转2圈完成1个工作循环、对外做功1次，需先将转速换算为每秒转数，再计算做功次数。
【解析】
1. 计算汽油机效率：
热机效率η = 1 - 废气带走能量占比 - 气缸散热损失占比 - 机械损失占比
代入数据：η = 1 - 35% - 30% - 10% = 25%
2. 计算1s内对外做功次数：
飞轮转速为2400 r/min，换算为每秒转数：2400 r ÷ 60 s = 40 r/s
单缸四冲程汽油机每2转对外做功1次，因此1s内做功次数：40 r ÷ 2 = 20次
【答案】
25%；20
【知识点】
热机效率，内燃机的工作过程
【点评】
本题考查热机效率计算和四冲程汽油机的工作特点，属于基础应用类题目，需牢记热机效率的定义及飞轮转速与做功次数的对应关系，计算过程简单，细心即可得分。
【难度系数】
0.6
5.柴油机是工业中常用的热机。已知某型号柴油机的效率是30%，在气缸内完全燃烧2 kg柴油能放热
$8.6×10^7$
J，这些热量通过柴油机的转化能对外做的有用功为$2.58×10^7$
J。（$q_{柴油}=4.3×10^7$ J/kg）答案
5. $8.6×10^7$；$2.58×10^7$
解析
【分析】
要解决本题，需分两步推导：第一步，利用燃料完全燃烧放热公式计算柴油燃烧放出的总热量；第二步，根据热机效率的定义，由总热量和效率计算对外做的有用功，核心是牢记热值、热机效率的相关公式。
【解析】
1. 计算柴油完全燃烧放出的热量：
已知柴油质量$m=2\ \mathrm{kg}$，柴油热值$q_{柴油}=4.3×10^7\ \mathrm{J/kg}$，根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$，代入数据得：
$Q_{放}=2\ \mathrm{kg}×4.3×10^7\ \mathrm{J/kg}=8.6×10^7\ \mathrm{J}$。
2. 计算对外做的有用功：
已知柴油机效率$\eta=30\%=0.3$，根据热机效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$，变形得$W_{有用}=\eta Q_{放}$，代入数据得：
$W_{有用}=0.3×8.6×10^7\ \mathrm{J}=2.58×10^7\ \mathrm{J}$。
【答案】
$8.6×10^7$；$2.58×10^7$
【知识点】
燃料的热值；热机效率
【点评】
本题是热学中热值与热机效率的基础计算题，仅需掌握核心公式即可解答，属于热学部分的基础应用题型，难度较低。
【难度系数】
0.7
要解决本题，需分两步推导：第一步，利用燃料完全燃烧放热公式计算柴油燃烧放出的总热量；第二步，根据热机效率的定义，由总热量和效率计算对外做的有用功，核心是牢记热值、热机效率的相关公式。
【解析】
1. 计算柴油完全燃烧放出的热量：
已知柴油质量$m=2\ \mathrm{kg}$，柴油热值$q_{柴油}=4.3×10^7\ \mathrm{J/kg}$，根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$，代入数据得：
$Q_{放}=2\ \mathrm{kg}×4.3×10^7\ \mathrm{J/kg}=8.6×10^7\ \mathrm{J}$。
2. 计算对外做的有用功：
已知柴油机效率$\eta=30\%=0.3$，根据热机效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}$，变形得$W_{有用}=\eta Q_{放}$，代入数据得：
$W_{有用}=0.3×8.6×10^7\ \mathrm{J}=2.58×10^7\ \mathrm{J}$。
【答案】
$8.6×10^7$；$2.58×10^7$
【知识点】
燃料的热值；热机效率
【点评】
本题是热学中热值与热机效率的基础计算题，仅需掌握核心公式即可解答，属于热学部分的基础应用题型，难度较低。
【难度系数】
0.7
6.图2-2-1是某汽车发动机的能量流向图，由图可知该发动机的热机效率为
30%
。若减少摩擦损耗，发动机的热机效率将变大
；若燃油燃烧不充分，则燃油的热值不变
。（后两空均选填“变大”“变小”或“不变”）答案
6. 30%；变大；不变
解析
【分析】首先明确热机效率的定义：热机效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧释放总能量的比值。计算时，总能量占比为100%，减去废气、冷却水、摩擦与辐射的能量损耗占比，即可得到有用功的占比（即热机效率）。减少摩擦损耗时，额外功减少，有用功占比提升，效率变大。热值是燃料的固有属性，仅与燃料种类有关，与燃烧是否充分无关，因此燃油燃烧不充分时热值不变。
【解析】1. 计算热机效率：总能量占比为100%，损耗的能量占比为33%（废气）+30%（冷却水）+7%（摩擦与辐射）=70%，故热机效率η=100%-70%=30%。2. 减少摩擦损耗，额外功减少，有用功在总能量中的占比增大，因此发动机的热机效率变大。3. 热值是燃料本身的特性，只由燃料种类决定，与燃烧是否充分无关，所以燃油燃烧不充分时，其热值不变。
【答案】30%；变大；不变
【知识点】热机效率、热值
【点评】本题考查热机效率的计算及热值的特性，属于基础概念题，需准确理解热机效率的定义和热值的物理意义，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】1. 计算热机效率：总能量占比为100%，损耗的能量占比为33%（废气）+30%（冷却水）+7%（摩擦与辐射）=70%，故热机效率η=100%-70%=30%。2. 减少摩擦损耗，额外功减少，有用功在总能量中的占比增大，因此发动机的热机效率变大。3. 热值是燃料本身的特性，只由燃料种类决定，与燃烧是否充分无关，所以燃油燃烧不充分时，其热值不变。
【答案】30%；变大；不变
【知识点】热机效率、热值
【点评】本题考查热机效率的计算及热值的特性，属于基础概念题，需准确理解热机效率的定义和热值的物理意义，难度适中。
【难度系数】0.6
7. 图2-2-2所示的是四冲程汽油机的
做功
冲程。该冲程中，气缸内燃气的内能变小
（选填“变大”“变小”或“不变”）。答案
7. 做功；变小
解析
【分析】要判断四冲程汽油机的冲程，需结合气门状态、活塞运动方向和火花塞工作情况分析：图中两个气门均关闭，活塞向下运动，且火花塞点火，符合做功冲程的特征；做功冲程中燃气对外做功，内能会发生转化。
【解析】四冲程汽油机的做功冲程特点是：两个气门关闭，活塞向下运动，火花塞点火。该冲程中，气缸内的高温高压燃气推动活塞向下运动，对外做功，将内能转化为机械能，因此燃气的内能变小。
【答案】7. 做功；变小
【知识点】汽油机四冲程、内能与机械能的转化
【点评】本题考查四冲程汽油机的冲程判断及能量转化，需牢记各冲程的关键特征，属于基础识记类题目。
【难度系数】0.3
【解析】四冲程汽油机的做功冲程特点是：两个气门关闭，活塞向下运动，火花塞点火。该冲程中，气缸内的高温高压燃气推动活塞向下运动，对外做功，将内能转化为机械能，因此燃气的内能变小。
【答案】7. 做功；变小
【知识点】汽油机四冲程、内能与机械能的转化
【点评】本题考查四冲程汽油机的冲程判断及能量转化，需牢记各冲程的关键特征，属于基础识记类题目。
【难度系数】0.3
8.汽油机是燃油汽车的动力来源之一。某台汽油机工作时的能量数据如图2-2-3所示，图中横线处应填写的内容：①
损失的能量为$1.2×10^5$ J
图2-2-3
$1.61×10^5$
；②机械
。若汽油的热值为$4.6×10^7$ J/kg，则该工作过程中消耗的汽油质量为$3.5×10^{-3}$
kg。损失的能量为$1.2×10^5$ J
图2-2-3
答案
8. ①$1.61×10^5$；②机械；$3.5×10^{-3}\ \mathrm{kg}$
解析
【分析】
要解决本题，需明确汽油机的能量流向：燃料完全燃烧释放的总能量等于有用能量与损失能量之和；汽油机是将内能转化为机械能的装置，因此有用能量为机械能；再结合热值公式计算消耗汽油的质量。
【解析】
1. 计算燃料完全燃烧释放的总能量（①）：总能量 = 有用能量 + 损失能量 = $4.1×10^4\ \mathrm{J} + 1.2×10^5\ \mathrm{J} = 1.61×10^5\ \mathrm{J}$；
2. 判断能量类型（②）：汽油机属于热机，工作时将内能转化为机械能，因此有用的能量是机械能；
3. 计算消耗汽油的质量：根据热值公式 $Q_{\mathrm{放}} = mq$，变形得 $m = \frac{Q_{\mathrm{放}}}{q} = \frac{1.61×10^5\ \mathrm{J}}{4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}} = 3.5×10^{-3}\ \mathrm{kg}$。
【答案】
①$1.61×10^5$；②机械；$3.5×10^{-3}\ \mathrm{kg}$
【知识点】
热机能量转化、热值计算、能量守恒
【点评】
本题考查热机的能量流向和热值的基础计算，需掌握热机的能量转化关系及热值公式的应用，属于常规基础题。
【难度系数】
0.3
要解决本题，需明确汽油机的能量流向：燃料完全燃烧释放的总能量等于有用能量与损失能量之和；汽油机是将内能转化为机械能的装置，因此有用能量为机械能；再结合热值公式计算消耗汽油的质量。
【解析】
1. 计算燃料完全燃烧释放的总能量（①）：总能量 = 有用能量 + 损失能量 = $4.1×10^4\ \mathrm{J} + 1.2×10^5\ \mathrm{J} = 1.61×10^5\ \mathrm{J}$；
2. 判断能量类型（②）：汽油机属于热机，工作时将内能转化为机械能，因此有用的能量是机械能；
3. 计算消耗汽油的质量：根据热值公式 $Q_{\mathrm{放}} = mq$，变形得 $m = \frac{Q_{\mathrm{放}}}{q} = \frac{1.61×10^5\ \mathrm{J}}{4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}} = 3.5×10^{-3}\ \mathrm{kg}$。
【答案】
①$1.61×10^5$；②机械；$3.5×10^{-3}\ \mathrm{kg}$
【知识点】
热机能量转化、热值计算、能量守恒
【点评】
本题考查热机的能量流向和热值的基础计算，需掌握热机的能量转化关系及热值公式的应用，属于常规基础题。
【难度系数】
0.3
