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从火车到火箭
生产的发展需要强大的动力。17世纪，人类发明了热机，最早的热机是蒸汽机。在锅炉里把水烧成水蒸气，水蒸气在气缸里推动活塞做功。原始的蒸汽机体形笨重不便于使用，交通运输的发展迫切需要轻便的热机。于是，内燃机应运而生。内燃机分为汽油机、柴油机两大类。汽油机是1876年发明的，柴油机是1892年发明的。内燃机车行驶时不需要携带很多的水和煤，不但轻便，效率也提高了。
早期的飞机是由内燃机提供动力的，从20世纪40年代开始，飞机上越来越多地使用喷气发动机。它向后高速喷出气体，从而获得前进的动力，在功率相同时，喷气发动机比内燃机更轻便。
喷气式发动机中自带燃料和氧化剂的，叫火箭喷气发动机。它工作时不需要空气中的氧气，可以在大气层外工作，能够用来发射人造卫星和宇宙飞船。
(1)在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的重力依次
(2)某单缸四冲程汽油机正常工作时，飞轮转速是2400 r/min，汽油机每秒曲轴转
(3)若汽油机每分钟消耗0.02 kg汽油，已知该汽油机的效率是40%，则该汽油机每分钟浪费的能量是
(4)下列措施中能提高热机效率的是
A.尽量减少热机部件间的摩擦
B.尽量增加热机的工作时间
C.尽量燃烧一些热值大的燃料
D.尽量增加所用燃料的质量
生产的发展需要强大的动力。17世纪，人类发明了热机，最早的热机是蒸汽机。在锅炉里把水烧成水蒸气，水蒸气在气缸里推动活塞做功。原始的蒸汽机体形笨重不便于使用，交通运输的发展迫切需要轻便的热机。于是，内燃机应运而生。内燃机分为汽油机、柴油机两大类。汽油机是1876年发明的，柴油机是1892年发明的。内燃机车行驶时不需要携带很多的水和煤，不但轻便，效率也提高了。
早期的飞机是由内燃机提供动力的，从20世纪40年代开始，飞机上越来越多地使用喷气发动机。它向后高速喷出气体，从而获得前进的动力，在功率相同时，喷气发动机比内燃机更轻便。
喷气式发动机中自带燃料和氧化剂的，叫火箭喷气发动机。它工作时不需要空气中的氧气，可以在大气层外工作，能够用来发射人造卫星和宇宙飞船。
(1)在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的重力依次
减小
（填“增大”或“减小”）。(2)某单缸四冲程汽油机正常工作时，飞轮转速是2400 r/min，汽油机每秒曲轴转
40
周，对外做功20
次。(3)若汽油机每分钟消耗0.02 kg汽油，已知该汽油机的效率是40%，则该汽油机每分钟浪费的能量是
$5.52×10^5$
J。（汽油的热值为$4.6×10^7$ J/kg）(4)下列措施中能提高热机效率的是
A
。A.尽量减少热机部件间的摩擦
B.尽量增加热机的工作时间
C.尽量燃烧一些热值大的燃料
D.尽量增加所用燃料的质量
答案
2.(1)减小 (2)40 20 (3)$5.52×10^5$ (4)A
解析
【分析】
1. 第(1)题：根据文中描述，功率相同时，蒸汽机笨重，内燃机轻便，喷气发动机更轻便，轻便对应重力更小，因此可判断三者重力的变化规律。
2. 第(2)题：先将飞轮转速的单位从“转/分钟”换算为“转/秒”，再结合四冲程汽油机“每2周对外做功1次”的工作规律，计算每秒做功次数。
3. 第(3)题：先利用热值公式计算汽油完全燃烧放出的总热量，再根据效率求出有用能量，浪费的能量为总热量与有用能量的差值，代入数值计算即可。
4. 第(4)题：明确热机效率的定义（有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值），分析各选项对效率的影响，选出正确措施。
【解析】
(1) 由文中“原始的蒸汽机体形笨重……内燃机车……轻便……喷气发动机比内燃机更轻便”可知，功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的重力依次减小。
(2) 飞轮转速为2400 r/min，换算为每秒转数：$ \frac{2400\ \mathrm{r}}{60\ \mathrm{s}} = 40\ \mathrm{r/s} $，即每秒曲轴转40周；四冲程汽油机每2周对外做功1次，故每秒对外做功次数：$ \frac{40}{2} = 20 $次。
(3) 汽油完全燃烧放出的总热量：$ Q_{\mathrm{放}} = mq = 0.02\ \mathrm{kg} × 4.6 × 10^7\ \mathrm{J/kg} = 9.2 × 10^5\ \mathrm{J} $；有用能量：$ W_{\mathrm{有}} = Q_{\mathrm{放}} × \eta = 9.2 × 10^5\ \mathrm{J} × 40\% = 3.68 × 10^5\ \mathrm{J} $；浪费的能量：$ W_{\mathrm{额}} = Q_{\mathrm{放}} - W_{\mathrm{有}} = 9.2 × 10^5\ \mathrm{J} - 3.68 × 10^5\ \mathrm{J} = 5.52 × 10^5\ \mathrm{J} $。
(4) 热机效率是有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值：减少热机部件间的摩擦可减少额外功，增大有用功占比，提高效率；增加工作时间、使用热值大的燃料、增加燃料质量均不改变效率，故选A。
【答案】(1)减小 (2)40 20 (3)$5.52×10^5$ (4)A
【知识点】热机的特点、四冲程汽油机的工作原理、热值与热机效率
【点评】本题考查热机相关的基础知识点，涵盖不同热机的特性、汽油机的工作规律、热值与效率的计算及效率的影响因素，题目难度适中，侧重对基础概念和简单计算的掌握，适合巩固热机部分的知识。
【难度系数】0.7
1. 第(1)题：根据文中描述，功率相同时，蒸汽机笨重，内燃机轻便，喷气发动机更轻便，轻便对应重力更小，因此可判断三者重力的变化规律。
2. 第(2)题：先将飞轮转速的单位从“转/分钟”换算为“转/秒”，再结合四冲程汽油机“每2周对外做功1次”的工作规律，计算每秒做功次数。
3. 第(3)题：先利用热值公式计算汽油完全燃烧放出的总热量，再根据效率求出有用能量，浪费的能量为总热量与有用能量的差值，代入数值计算即可。
4. 第(4)题：明确热机效率的定义（有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值），分析各选项对效率的影响，选出正确措施。
【解析】
(1) 由文中“原始的蒸汽机体形笨重……内燃机车……轻便……喷气发动机比内燃机更轻便”可知，功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的重力依次减小。
(2) 飞轮转速为2400 r/min，换算为每秒转数：$ \frac{2400\ \mathrm{r}}{60\ \mathrm{s}} = 40\ \mathrm{r/s} $，即每秒曲轴转40周；四冲程汽油机每2周对外做功1次，故每秒对外做功次数：$ \frac{40}{2} = 20 $次。
(3) 汽油完全燃烧放出的总热量：$ Q_{\mathrm{放}} = mq = 0.02\ \mathrm{kg} × 4.6 × 10^7\ \mathrm{J/kg} = 9.2 × 10^5\ \mathrm{J} $；有用能量：$ W_{\mathrm{有}} = Q_{\mathrm{放}} × \eta = 9.2 × 10^5\ \mathrm{J} × 40\% = 3.68 × 10^5\ \mathrm{J} $；浪费的能量：$ W_{\mathrm{额}} = Q_{\mathrm{放}} - W_{\mathrm{有}} = 9.2 × 10^5\ \mathrm{J} - 3.68 × 10^5\ \mathrm{J} = 5.52 × 10^5\ \mathrm{J} $。
(4) 热机效率是有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值：减少热机部件间的摩擦可减少额外功，增大有用功占比，提高效率；增加工作时间、使用热值大的燃料、增加燃料质量均不改变效率，故选A。
【答案】(1)减小 (2)40 20 (3)$5.52×10^5$ (4)A
【知识点】热机的特点、四冲程汽油机的工作原理、热值与热机效率
【点评】本题考查热机相关的基础知识点，涵盖不同热机的特性、汽油机的工作规律、热值与效率的计算及效率的影响因素，题目难度适中，侧重对基础概念和简单计算的掌握，适合巩固热机部分的知识。
【难度系数】0.7
化,了解我国新能源汽车的分类、发展及前景。
1.交通工具燃料结构的变化。
交通工具的燃料结构经历了从以传统化石燃料为主向多元化清洁能源转变的过程。
早期,以煤炭为主。例如,早期的蒸汽火车通过燃烧煤炭产生蒸汽,推动活塞运动,进而带动车轮转动,实现列车的运行。
近代,以汽油和柴油为主导。19世纪末20世纪初,随着内燃机的发明和改进,
现代,多元化清洁能源发展迅速。例如,天然气、液化石油气、生物燃料、电力、氢燃料等。
总体而言,交通工具燃料结构正朝着多元化、清洁化、低碳化的方向发展,以满足环境保护、能源安全和可持续发展的要求。
1.交通工具燃料结构的变化。
交通工具的燃料结构经历了从以传统化石燃料为主向多元化清洁能源转变的过程。
早期,以煤炭为主。例如,早期的蒸汽火车通过燃烧煤炭产生蒸汽,推动活塞运动,进而带动车轮转动,实现列车的运行。
近代,以汽油和柴油为主导。19世纪末20世纪初,随着内燃机的发明和改进,
汽油
和柴油
逐渐成为交通工具的主要燃料。汽车发动机将燃烧汽油或柴油时释放的内能
转化为机械能
获得动力。现代,多元化清洁能源发展迅速。例如,天然气、液化石油气、生物燃料、电力、氢燃料等。
总体而言,交通工具燃料结构正朝着多元化、清洁化、低碳化的方向发展,以满足环境保护、能源安全和可持续发展的要求。
答案
1.汽油 柴油 内能 机械能
解析
【分析】
先根据题目中“近代，以汽油和柴油为主导”的语境，结合所学知识确定19世纪末20世纪初内燃机发明后，汽油和柴油成为交通工具的主要燃料；再联系汽车发动机的工作原理，明确燃料燃烧释放内能，发动机将内能转化为机械能获得动力，据此确定各空答案。
【解析】
1. 近代内燃机发明后，汽油和柴油逐渐成为交通工具的主要燃料；
2. 汽车发动机属于热机，工作时将燃烧汽油或柴油释放的内能转化为机械能，从而为交通工具提供动力。
因此依次填入的内容为汽油、柴油、内能、机械能。
【答案】
1.汽油 柴油 内能 机械能
【知识点】
热机的能量转化、能源结构变化
【点评】
本题结合能源发展实际，考查近代交通工具的燃料类型及热机的能量转化知识，属于基础识记类题目，学生结合课本知识和生活常识即可解答。
【难度系数】
0.8
先根据题目中“近代，以汽油和柴油为主导”的语境，结合所学知识确定19世纪末20世纪初内燃机发明后，汽油和柴油成为交通工具的主要燃料；再联系汽车发动机的工作原理，明确燃料燃烧释放内能，发动机将内能转化为机械能获得动力，据此确定各空答案。
【解析】
1. 近代内燃机发明后，汽油和柴油逐渐成为交通工具的主要燃料；
2. 汽车发动机属于热机，工作时将燃烧汽油或柴油释放的内能转化为机械能，从而为交通工具提供动力。
因此依次填入的内容为汽油、柴油、内能、机械能。
【答案】
1.汽油 柴油 内能 机械能
【知识点】
热机的能量转化、能源结构变化
【点评】
本题结合能源发展实际，考查近代交通工具的燃料类型及热机的能量转化知识，属于基础识记类题目，学生结合课本知识和生活常识即可解答。
【难度系数】
0.8
