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11（2024宿迁期末）光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图所示，密闭气室中$\ce{N_{2}O_{4}}$在光照下会分解，使气室气压增大，推动活塞右移，无光条件下发生逆反应，控制光照即可实现活塞往复运动.活塞右移过程相当于汽油机的（
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
C
）A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
答案
11. C
解析
【分析】要判断活塞右移过程相当于汽油机的哪个冲程，需先明确汽油机各冲程的特点：吸气冲程是活塞运动吸入气体，无能量转化；压缩冲程是活塞压缩气体，机械能转化为内能；做功冲程是燃气推动活塞运动，内能转化为机械能；排气冲程是活塞排出气体，无能量转化。题目中气压增大推动活塞右移，是内能转化为机械能，据此结合选项分析。
【解析】汽油机做功冲程的特点是：进气门、排气门均关闭，气缸内燃气膨胀推动活塞运动，将内能转化为机械能。本题中，密闭气室中$\ce{N_{2}O_{4}}$分解使气压增大，推动活塞右移，是内能转化为机械能的过程，与做功冲程的能量转化和活塞运动特点一致。吸气冲程无能量转化，压缩冲程是机械能转化为内能，排气冲程是排出气体，均不符合题意，因此选C。
【答案】C
【知识点】汽油机冲程、能量转化
【点评】本题结合光发动机原理考查汽油机冲程的判断，核心是理解各冲程的能量转化与活塞运动的关系，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】0.5
【解析】汽油机做功冲程的特点是：进气门、排气门均关闭，气缸内燃气膨胀推动活塞运动，将内能转化为机械能。本题中，密闭气室中$\ce{N_{2}O_{4}}$分解使气压增大，推动活塞右移，是内能转化为机械能的过程，与做功冲程的能量转化和活塞运动特点一致。吸气冲程无能量转化，压缩冲程是机械能转化为内能，排气冲程是排出气体，均不符合题意，因此选C。
【答案】C
【知识点】汽油机冲程、能量转化
【点评】本题结合光发动机原理考查汽油机冲程的判断，核心是理解各冲程的能量转化与活塞运动的关系，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】0.5
12 (易错题)下面流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及的主要能量转化情况.关于对图中①②③④的补充,正确的是 (
A.①做功冲程;②内能转化为机械能;③压缩冲程;④机械能转化为内能
B.①压缩冲程;②内能转化为机械能;③做功冲程;④机械能转化为内能
C.①做功冲程;②机械能转化为内能;③压缩冲程;④内能转化为机械能
D.①压缩冲程;②机械能转化为内能;③做功冲程;④内能转化为机械能
D
)A.①做功冲程;②内能转化为机械能;③压缩冲程;④机械能转化为内能
B.①压缩冲程;②内能转化为机械能;③做功冲程;④机械能转化为内能
C.①做功冲程;②机械能转化为内能;③压缩冲程;④内能转化为机械能
D.①压缩冲程;②机械能转化为内能;③做功冲程;④内能转化为机械能
答案
12. D
解析
【分析】要解决本题，需牢记单缸四冲程汽油机的工作循环顺序及各冲程的能量转化规律：汽油机一个工作循环的冲程顺序为吸气冲程→压缩冲程→做功冲程→排气冲程；其中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能。解题时先根据冲程顺序确定①③对应的冲程，再匹配对应能量转化即可得出答案。
【解析】单缸四冲程汽油机的工作循环依次为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，因此吸气冲程后的①是压缩冲程，③是做功冲程；压缩冲程中活塞压缩气缸内气体，能量转化为机械能转化为内能，故②是机械能转化为内能；做功冲程中燃气推动活塞做功，能量转化为内能转化为机械能，故④是内能转化为机械能，对应选项D。
【答案】D
【知识点】汽油机四冲程；能量转化
【点评】本题考查汽油机工作循环的顺序及能量转化，属于易错题，需准确区分压缩冲程和做功冲程的能量转化方向，牢记四冲程的排列顺序。
【难度系数】0.5
【解析】单缸四冲程汽油机的工作循环依次为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，因此吸气冲程后的①是压缩冲程，③是做功冲程；压缩冲程中活塞压缩气缸内气体，能量转化为机械能转化为内能，故②是机械能转化为内能；做功冲程中燃气推动活塞做功，能量转化为内能转化为机械能，故④是内能转化为机械能，对应选项D。
【答案】D
【知识点】汽油机四冲程；能量转化
【点评】本题考查汽油机工作循环的顺序及能量转化，属于易错题，需准确区分压缩冲程和做功冲程的能量转化方向，牢记四冲程的排列顺序。
【难度系数】0.5
13 (易错题)如图所示是小蒜同学做的一组实验,观察实验完成填空:
(1) 如图甲所示,迅速向下挤压活塞,活塞压缩气体使气体内能
(2) 如图乙所示,把一个底端密闭的薄壁金属管固定在桌上,管里放一些酒精,管口用塞子塞紧,用绳子在管外绕几圈并迅速地来回拉动,一会儿看到塞子被弹起,筒口出现“白气”;塞子被弹起,原因是筒内气体膨胀对活塞做功,筒内气体内能
(1) 如图甲所示,迅速向下挤压活塞,活塞压缩气体使气体内能
增加
,温度升高,观察到硝化棉被引燃,该过程是将机械能转化为内
能;该过程的能量转化情况与汽油机的压缩
冲程相同.(2) 如图乙所示,把一个底端密闭的薄壁金属管固定在桌上,管里放一些酒精,管口用塞子塞紧,用绳子在管外绕几圈并迅速地来回拉动,一会儿看到塞子被弹起,筒口出现“白气”;塞子被弹起,原因是筒内气体膨胀对活塞做功,筒内气体内能
减小
,内能转化为机械
能.筒口出现“白气”,是水蒸气遇冷液化
(填物态变化)成小液滴形成的.答案
13. (1) 增加 内 压缩 (2) 减小 机械 液化
解析
【分析】
本题通过两个实验考查内能的改变和物态变化的相关知识。对于甲图，向下挤压活塞是对筒内气体做功，需明确做功改变内能的规律：对物体做功，物体内能增加；汽油机的压缩冲程是机械能转化为内能，与该过程一致。对于乙图，气体膨胀对塞子做功，是物体对外做功，内能减小，转化为机械能；筒口的“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小液滴，需结合物态变化的知识分析。
【解析】
(1) 迅速向下挤压活塞时，活塞对筒内空气做功，机械能转化为空气的内能，使气体内能增加、温度升高，达到硝化棉的着火点后硝化棉被引燃；汽油机的压缩冲程中，活塞压缩气缸内气体，将机械能转化为内能，因此该过程与汽油机的压缩冲程能量转化情况相同。
(2) 来回拉动绳子使管内气体膨胀，气体对塞子做功，将内能转化为塞子的机械能，因此筒内气体内能减小；筒口的“白气”是气体对外做功后温度降低，管内水蒸气遇冷液化成小液滴形成的。
【答案】
(1) 增加；内；压缩 (2) 减小；机械；液化
【知识点】
做功改变内能、汽油机冲程、液化
【点评】
本题结合实验现象考查内能改变的两种方式、汽油机冲程的能量转化及液化现象，需要学生准确理解做功与内能变化的关系，区分能量转化的方向，属于易混淆的基础题目，需注意细节分析。
【难度系数】
0.5
本题通过两个实验考查内能的改变和物态变化的相关知识。对于甲图，向下挤压活塞是对筒内气体做功，需明确做功改变内能的规律：对物体做功，物体内能增加；汽油机的压缩冲程是机械能转化为内能，与该过程一致。对于乙图，气体膨胀对塞子做功，是物体对外做功，内能减小，转化为机械能；筒口的“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小液滴，需结合物态变化的知识分析。
【解析】
(1) 迅速向下挤压活塞时，活塞对筒内空气做功，机械能转化为空气的内能，使气体内能增加、温度升高，达到硝化棉的着火点后硝化棉被引燃；汽油机的压缩冲程中，活塞压缩气缸内气体，将机械能转化为内能，因此该过程与汽油机的压缩冲程能量转化情况相同。
(2) 来回拉动绳子使管内气体膨胀，气体对塞子做功，将内能转化为塞子的机械能，因此筒内气体内能减小；筒口的“白气”是气体对外做功后温度降低，管内水蒸气遇冷液化成小液滴形成的。
【答案】
(1) 增加；内；压缩 (2) 减小；机械；液化
【知识点】
做功改变内能、汽油机冲程、液化
【点评】
本题结合实验现象考查内能改变的两种方式、汽油机冲程的能量转化及液化现象，需要学生准确理解做功与内能变化的关系，区分能量转化的方向，属于易混淆的基础题目，需注意细节分析。
【难度系数】
0.5
14 某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为 $100\ \mathrm{cm}^2$，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是 $50\ \mathrm{mm}$，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为 $9.2× 10^5\ \mathrm{Pa}$，飞轮转动 $4\ 800\ \mathrm{r/min}$，当汽油机满负荷工作 $1\ \mathrm{min}$，则一个做功冲程中燃气对活塞做的功为
460
$\mathrm{J}$，该汽油机的输出功率是 18.4
$\mathrm{kW}$。答案
14. 460 18.4
解析
【分析】
要解决本题，需分两步计算：①计算一个做功冲程中燃气对活塞做的功，利用功的推导公式$W=pSL$（$p$为燃气压强，$S$为活塞面积，$L$为冲程移动距离），注意统一单位；②计算汽油机的输出功率，需先根据四冲程汽油机的工作特点（飞轮每转2圈做功1次）确定1分钟内做功次数，再用总功除以时间得到功率并换算单位。
【解析】
1. 计算一个做功冲程中燃气对活塞做的功：
统一单位：活塞面积$S=100\ \mathrm{cm}^2=0.01\ \mathrm{m}^2$，冲程移动距离$L=50\ \mathrm{mm}=0.05\ \mathrm{m}$。
根据压力公式$F=pS$和功的公式$W=Fs$，可得一个做功冲程的功：
$W_1=pSL=9.2×10^5\ \mathrm{Pa}×0.01\ \mathrm{m}^2×0.05\ \mathrm{m}=460\ \mathrm{J}$。
2. 计算汽油机的输出功率：
四冲程汽油机飞轮每转2圈对外做功1次，飞轮转速为$4800\ \mathrm{r/min}$，则1分钟内做功次数$n=\frac{4800}{2}=2400$次。
1分钟内总功$W_{\mathrm{总}}=n×W_1=2400×460\ \mathrm{J}=1.104×10^6\ \mathrm{J}$，时间$t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s}$。
输出功率$P=\frac{W_{\mathrm{总}}}{t}=\frac{1.104×10^6\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}}=18400\ \mathrm{W}=18.4\ \mathrm{kW}$。
【答案】
460；18.4
【知识点】
功的计算；功率的计算；汽油机工作原理
【点评】
本题考查汽油机功与功率的基础计算，核心是掌握四冲程汽油机的做功规律（飞轮转2圈做功1次）和单位换算，难度适中，属于常规计算题。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需分两步计算：①计算一个做功冲程中燃气对活塞做的功，利用功的推导公式$W=pSL$（$p$为燃气压强，$S$为活塞面积，$L$为冲程移动距离），注意统一单位；②计算汽油机的输出功率，需先根据四冲程汽油机的工作特点（飞轮每转2圈做功1次）确定1分钟内做功次数，再用总功除以时间得到功率并换算单位。
【解析】
1. 计算一个做功冲程中燃气对活塞做的功：
统一单位：活塞面积$S=100\ \mathrm{cm}^2=0.01\ \mathrm{m}^2$，冲程移动距离$L=50\ \mathrm{mm}=0.05\ \mathrm{m}$。
根据压力公式$F=pS$和功的公式$W=Fs$，可得一个做功冲程的功：
$W_1=pSL=9.2×10^5\ \mathrm{Pa}×0.01\ \mathrm{m}^2×0.05\ \mathrm{m}=460\ \mathrm{J}$。
2. 计算汽油机的输出功率：
四冲程汽油机飞轮每转2圈对外做功1次，飞轮转速为$4800\ \mathrm{r/min}$，则1分钟内做功次数$n=\frac{4800}{2}=2400$次。
1分钟内总功$W_{\mathrm{总}}=n×W_1=2400×460\ \mathrm{J}=1.104×10^6\ \mathrm{J}$，时间$t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s}$。
输出功率$P=\frac{W_{\mathrm{总}}}{t}=\frac{1.104×10^6\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}}=18400\ \mathrm{W}=18.4\ \mathrm{kW}$。
【答案】
460；18.4
【知识点】
功的计算；功率的计算；汽油机工作原理
【点评】
本题考查汽油机功与功率的基础计算，核心是掌握四冲程汽油机的做功规律（飞轮转2圈做功1次）和单位换算，难度适中，属于常规计算题。
【难度系数】
0.5
