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例题 1 “汽油机比柴油机的效率低”这句话的意思是(
A.汽油机的功率比柴油机的功率小
B.汽油机用来做有用功的能量比柴油机小
C.汽油机比柴油机所消耗的燃料少
D.汽油机用来做有用功的能量跟燃料完全燃烧所放出的能量的比值比柴油机小
解 析 本题是考查对热机效率概念的理解，A 选项把功率与热机的效率混为一谈，功率反映物体做功的快慢，而效率是指能量利用的百分比；B 和 C 选项没有理解热机效率是两个能量的比值，只考虑了两个能量中的一个；D 选项符合热机效率的定义，是正确的。
D
)。A.汽油机的功率比柴油机的功率小
B.汽油机用来做有用功的能量比柴油机小
C.汽油机比柴油机所消耗的燃料少
D.汽油机用来做有用功的能量跟燃料完全燃烧所放出的能量的比值比柴油机小
解 析 本题是考查对热机效率概念的理解，A 选项把功率与热机的效率混为一谈，功率反映物体做功的快慢，而效率是指能量利用的百分比；B 和 C 选项没有理解热机效率是两个能量的比值，只考虑了两个能量中的一个；D 选项符合热机效率的定义，是正确的。
答案
D
解析
【分析】
要解决这道题，首先需明确热机效率的核心定义：热机效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值。接下来按以下思路分析选项：
1. 先区分效率与功率的概念，功率反映物体做功的快慢，和能量利用比例（效率）是不同物理量，可排除混淆概念的选项；
2. 热机效率是两个能量的比值，不能仅单独考虑有用功能量或消耗燃料的多少，必须看两者的比值关系，据此排除只单一考虑某一个能量的选项；
3. 最后根据热机效率的定义，判断符合“汽油机比柴油机效率低”本质含义的选项。
【解析】
热机效率的定义为：热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值。对各选项分析如下：
A选项：功率是表示物体做功快慢的物理量，热机效率是能量利用的百分比，二者是完全不同的物理概念，该选项混淆了功率与效率，错误；
B选项：热机效率是有用功能量与燃料完全燃烧放出总能量的比值，仅说汽油机做有用功的能量比柴油机小，未考虑燃料燃烧放出的总能量，无法体现效率高低，错误；
C选项：仅考虑消耗燃料的多少（即燃料燃烧放出的总能量），未结合有用功的能量，不能说明效率的高低，错误；
D选项：该选项符合热机效率的定义，汽油机用来做有用功的能量跟燃料完全燃烧所放出的能量的比值比柴油机小，就是汽油机效率比柴油机低的含义，正确。
【答案】
D
【知识点】
热机效率的定义
【点评】
本题核心考查对热机效率概念的理解，易出错点在于混淆热机效率与功率的概念，以及忽略效率是两个能量的比值这一本质。通过本题可加深对热机效率的理解，区分易混淆的物理概念。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，首先需明确热机效率的核心定义：热机效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值。接下来按以下思路分析选项：
1. 先区分效率与功率的概念，功率反映物体做功的快慢，和能量利用比例（效率）是不同物理量，可排除混淆概念的选项；
2. 热机效率是两个能量的比值，不能仅单独考虑有用功能量或消耗燃料的多少，必须看两者的比值关系，据此排除只单一考虑某一个能量的选项；
3. 最后根据热机效率的定义，判断符合“汽油机比柴油机效率低”本质含义的选项。
【解析】
热机效率的定义为：热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值。对各选项分析如下：
A选项：功率是表示物体做功快慢的物理量，热机效率是能量利用的百分比，二者是完全不同的物理概念，该选项混淆了功率与效率，错误；
B选项：热机效率是有用功能量与燃料完全燃烧放出总能量的比值，仅说汽油机做有用功的能量比柴油机小，未考虑燃料燃烧放出的总能量，无法体现效率高低，错误；
C选项：仅考虑消耗燃料的多少（即燃料燃烧放出的总能量），未结合有用功的能量，不能说明效率的高低，错误；
D选项：该选项符合热机效率的定义，汽油机用来做有用功的能量跟燃料完全燃烧所放出的能量的比值比柴油机小，就是汽油机效率比柴油机低的含义，正确。
【答案】
D
【知识点】
热机效率的定义
【点评】
本题核心考查对热机效率概念的理解，易出错点在于混淆热机效率与功率的概念，以及忽略效率是两个能量的比值这一本质。通过本题可加深对热机效率的理解，区分易混淆的物理概念。
【难度系数】
0.7
例题 2 关于能源及能源的利用，下列说法中不正确的是(
A.由于我国煤和石油的储量大，所以太阳能和核能的开发在我国并不十分重要
B.能源的利用过程，实质上是能量的转化和传递过程
C.现在人类使用的能源主要是煤、石油和天然气
D.煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能
解 析 煤、石油和天然气是古代的动植物在长期地质变迁中形成的，古代动物食用植物，而植物靠光合作用生长，可以说，煤、石油和天然气都来自太阳能。目前人类使用的能源主要是煤、石油和天然气。燃料燃烧时，化学能转化成内能，内能又可以转化成机械能和电能。
人类在生产和生活中需要各种形式的能量，我们可以根据需要把能源转化成各种形式的能量，以供利用。所以能源的利用过程实质上是能量的转化和传递过程。我国的煤、石油和天然气尽管储量丰富，但终究有限，且利用后不能再生，终有用完的时候。所以开发和利用新能源，特别是核能和太阳能，是解决能源问题的出路。故本题答案应选 A。
A
)。A.由于我国煤和石油的储量大，所以太阳能和核能的开发在我国并不十分重要
B.能源的利用过程，实质上是能量的转化和传递过程
C.现在人类使用的能源主要是煤、石油和天然气
D.煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能
解 析 煤、石油和天然气是古代的动植物在长期地质变迁中形成的，古代动物食用植物，而植物靠光合作用生长，可以说，煤、石油和天然气都来自太阳能。目前人类使用的能源主要是煤、石油和天然气。燃料燃烧时，化学能转化成内能，内能又可以转化成机械能和电能。
人类在生产和生活中需要各种形式的能量，我们可以根据需要把能源转化成各种形式的能量，以供利用。所以能源的利用过程实质上是能量的转化和传递过程。我国的煤、石油和天然气尽管储量丰富，但终究有限，且利用后不能再生，终有用完的时候。所以开发和利用新能源，特别是核能和太阳能，是解决能源问题的出路。故本题答案应选 A。
答案
A
解析
【分析】
要解决这道题，需逐个分析每个选项，结合能源的分类、转化、来源等相关知识判断对错：首先明确不可再生能源的局限性，判断A选项的正误；再根据能源利用的本质判断B选项；结合当前人类能源使用现状判断C选项；依据化石能源的形成过程分析D选项的正确性，最终选出不正确的说法。
【解析】
A选项：我国煤和石油的储量虽然较大，但它们属于不可再生能源，储量有限，最终会被耗尽，且在使用过程中会造成环境污染，因此开发和利用太阳能、核能等新能源是解决我国能源问题的重要出路，该选项说法错误。
B选项：在能源利用过程中，比如燃烧化石能源将化学能转化为内能，内能又可进一步转化为电能、机械能等，实质上就是能量的转化和传递过程，该选项说法正确。
C选项：目前人类生产生活中所使用的主要能源仍然是煤、石油和天然气这类传统化石能源，该选项说法正确。
D选项：煤、石油和天然气是古代动植物在长期地质变迁中形成的，植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存起来，动物以植物为食获取能量，因此这些化石能源的化学能归根到底来自太阳能，该选项说法正确。
综上，不正确的是A选项。
【答案】
A
【知识点】
能源的分类、能源的转化、化石能源的来源
【点评】
本题考查能源相关的基础概念，涵盖了能源的利用本质、当前能源使用现状、化石能源的来源以及新能源开发的重要性，需要学生对能源相关基础知识有清晰的理解与综合运用能力，帮助学生建立对能源问题的正确认知。
【难度系数】
0.8
要解决这道题，需逐个分析每个选项，结合能源的分类、转化、来源等相关知识判断对错：首先明确不可再生能源的局限性，判断A选项的正误；再根据能源利用的本质判断B选项；结合当前人类能源使用现状判断C选项；依据化石能源的形成过程分析D选项的正确性，最终选出不正确的说法。
【解析】
A选项：我国煤和石油的储量虽然较大，但它们属于不可再生能源，储量有限，最终会被耗尽，且在使用过程中会造成环境污染，因此开发和利用太阳能、核能等新能源是解决我国能源问题的重要出路，该选项说法错误。
B选项：在能源利用过程中，比如燃烧化石能源将化学能转化为内能，内能又可进一步转化为电能、机械能等，实质上就是能量的转化和传递过程，该选项说法正确。
C选项：目前人类生产生活中所使用的主要能源仍然是煤、石油和天然气这类传统化石能源，该选项说法正确。
D选项：煤、石油和天然气是古代动植物在长期地质变迁中形成的，植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存起来，动物以植物为食获取能量，因此这些化石能源的化学能归根到底来自太阳能，该选项说法正确。
综上，不正确的是A选项。
【答案】
A
【知识点】
能源的分类、能源的转化、化石能源的来源
【点评】
本题考查能源相关的基础概念，涵盖了能源的利用本质、当前能源使用现状、化石能源的来源以及新能源开发的重要性，需要学生对能源相关基础知识有清晰的理解与综合运用能力，帮助学生建立对能源问题的正确认知。
【难度系数】
0.8
例题 3 一个实验用的电动机与电流表串联后接在 6 V 直流稳压电源上。闭合开关后电动机并没转动，这时电流表的示数为 5 A。检查发现电动机轴上的齿轮被卡住了。排除故障后，让电动机带动轻负载转动，这时电流表的示数为 1 A。试计算该电动机此时的机械功率及效率。
解 析 分析电动机工作情况，可知其能量转化情况是电能转化为机械能和内能，列出能量转化的关系式为
$UIt = W_{机} + I^{2}Rt$
电动机不转时，$W_{机} = 0$，$UIt = I^{2}Rt$，得到 $R = 1.2 \Omega$，电动机正常时，机械功率为
$P_{机} = \frac{W_{机}}{t} = \frac{UI't - I'^{2}Rt}{t} = UI' - I'^{2}R = 6 V × 1 A - (1 A)^{2} × 1.2 \Omega = 4.8 W$，其中 $P_{总} = UI' = 6 V × 1 A = 6 W$
电动机此时的效率为 $\eta = \frac{P_{机}}{P_{总}} = \frac{4.8 W}{6 W} = 80\%$。
说 明 对于能量转换装置的效率问题，应首先明确转化前的能量为总能量，转化后被加以利用的是有用的能量，根据能量的不同形式选择正确的求解方法。
解 析 分析电动机工作情况，可知其能量转化情况是电能转化为机械能和内能，列出能量转化的关系式为
$UIt = W_{机} + I^{2}Rt$
电动机不转时，$W_{机} = 0$，$UIt = I^{2}Rt$，得到 $R = 1.2 \Omega$，电动机正常时，机械功率为
$P_{机} = \frac{W_{机}}{t} = \frac{UI't - I'^{2}Rt}{t} = UI' - I'^{2}R = 6 V × 1 A - (1 A)^{2} × 1.2 \Omega = 4.8 W$，其中 $P_{总} = UI' = 6 V × 1 A = 6 W$
电动机此时的效率为 $\eta = \frac{P_{机}}{P_{总}} = \frac{4.8 W}{6 W} = 80\%$。
说 明 对于能量转换装置的效率问题，应首先明确转化前的能量为总能量，转化后被加以利用的是有用的能量，根据能量的不同形式选择正确的求解方法。
答案
解析
【分析】
首先，我们需要分两种情况分析电动机的工作状态：
1. 电动机被卡住不转动时，属于纯电阻电路，电能全部转化为内能，此时可利用欧姆定律计算出电动机线圈的电阻。
2. 电动机正常转动时，属于非纯电阻电路，电能一部分转化为线圈的内能，另一部分转化为机械能。我们先算出总电功率，再算出线圈的热功率，用总功率减去热功率得到机械功率；效率则是机械功率与总功率的比值。
【解析】
1. 计算电动机线圈的电阻：
当电动机轴被卡住不转动时，电动机为纯电阻用电器，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，可得线圈电阻$R=\frac{U}{I_{1}}=\frac{6V}{5A}=1.2\Omega$。
2. 计算电动机正常转动时的总功率：
电动机正常转动时，总电功率$P_{总}=UI_{2}=6V×1A=6W$。
3. 计算电动机正常转动时的热功率：
线圈的热功率$P_{热}=I_{2}^{2}R=(1A)^{2}×1.2\Omega=1.2W$。
4. 计算机械功率：
根据能量转化关系，机械功率$P_{机}=P_{总}-P_{热}=6W-1.2W=4.8W$。
5. 计算电动机的效率：
效率$\eta=\frac{P_{机}}{P_{总}}×100\%=\frac{4.8W}{6W}×100\%=80\%$。
【答案】
机械功率为4.8W，效率为80%。
【知识点】
非纯电阻电路计算；电动机机械功率计算；效率计算
【点评】
本题的关键是区分电动机的两种工作状态：不转动时为纯电阻电路，可直接用欧姆定律计算电阻；转动时为非纯电阻电路，需从能量转化的角度分析，总功率等于热功率与机械功率之和，不能直接套用欧姆定律计算机械功率，要注意纯电阻与非纯电阻电路的处理差异。
【难度系数】
0.6
首先，我们需要分两种情况分析电动机的工作状态：
1. 电动机被卡住不转动时，属于纯电阻电路，电能全部转化为内能，此时可利用欧姆定律计算出电动机线圈的电阻。
2. 电动机正常转动时，属于非纯电阻电路，电能一部分转化为线圈的内能，另一部分转化为机械能。我们先算出总电功率，再算出线圈的热功率，用总功率减去热功率得到机械功率；效率则是机械功率与总功率的比值。
【解析】
1. 计算电动机线圈的电阻：
当电动机轴被卡住不转动时，电动机为纯电阻用电器，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，可得线圈电阻$R=\frac{U}{I_{1}}=\frac{6V}{5A}=1.2\Omega$。
2. 计算电动机正常转动时的总功率：
电动机正常转动时，总电功率$P_{总}=UI_{2}=6V×1A=6W$。
3. 计算电动机正常转动时的热功率：
线圈的热功率$P_{热}=I_{2}^{2}R=(1A)^{2}×1.2\Omega=1.2W$。
4. 计算机械功率：
根据能量转化关系，机械功率$P_{机}=P_{总}-P_{热}=6W-1.2W=4.8W$。
5. 计算电动机的效率：
效率$\eta=\frac{P_{机}}{P_{总}}×100\%=\frac{4.8W}{6W}×100\%=80\%$。
【答案】
机械功率为4.8W，效率为80%。
【知识点】
非纯电阻电路计算；电动机机械功率计算；效率计算
【点评】
本题的关键是区分电动机的两种工作状态：不转动时为纯电阻电路，可直接用欧姆定律计算电阻；转动时为非纯电阻电路，需从能量转化的角度分析，总功率等于热功率与机械功率之和，不能直接套用欧姆定律计算机械功率，要注意纯电阻与非纯电阻电路的处理差异。
【难度系数】
0.6
