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13. (2025南京)如图12-T-15所示是一台四冲程汽油机的某个冲程,在此冲程中
内
能转化为机械
能;若飞轮转速为1800 r/min,则该汽油机每秒钟完成15
个工作循环;在一段时间内消耗了500 g汽油,若这些汽油完全燃烧,则放出的热量是$2.3×10^7$
J。($q_{\mathrm{汽油}}=4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}$)答案
13. 内 机械 15 $2.3×10^7$
解析
【分析】
要解决这道题，需分三步思考：首先根据汽油机气门状态、火花塞工作情况和活塞运动方向判断冲程，确定能量转化；再结合飞轮转速与工作循环的关系计算每秒工作循环数；最后利用燃料放热公式计算汽油完全燃烧放出的热量。
1. 判断冲程：观察图中两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，确定为做功冲程；
2. 计算工作循环数：先将飞轮转速单位换算为每秒转数，再根据“1个工作循环飞轮转2圈”的关系计算；
3. 计算热量：先将汽油质量单位换算为千克，再代入热值公式计算。
【解析】
1. 冲程判断与能量转化：图中两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，此冲程中燃气的内能推动活塞做功，将内能转化为机械能；
2. 工作循环数计算：飞轮转速1800 r/min = 30 r/s，四冲程汽油机1个工作循环飞轮转2圈，因此每秒完成的工作循环数为 $ \frac{30}{2} = 15 $ 个；
3. 汽油放热计算：汽油质量 $ m = 500\ \mathrm{g} = 0.5\ \mathrm{kg} $，完全燃烧放出的热量 $ Q_{\mathrm{放}} = m q_{\mathrm{汽油}} = 0.5\ \mathrm{kg} × 4.6 × 10^7\ \mathrm{J/kg} = 2.3 × 10^7\ \mathrm{J} $。
【答案】
内；机械；15；$ 2.3×10^7 $
【知识点】
汽油机冲程判断、热机能量转化、热值计算
【点评】
本题综合考查四冲程汽油机的核心知识点，包括冲程识别、能量转化、工作循环与飞轮转速的关系，以及燃料放热的计算，属于基础应用类题目，需准确掌握相关概念和公式。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需分三步思考：首先根据汽油机气门状态、火花塞工作情况和活塞运动方向判断冲程，确定能量转化；再结合飞轮转速与工作循环的关系计算每秒工作循环数；最后利用燃料放热公式计算汽油完全燃烧放出的热量。
1. 判断冲程：观察图中两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，确定为做功冲程；
2. 计算工作循环数：先将飞轮转速单位换算为每秒转数，再根据“1个工作循环飞轮转2圈”的关系计算；
3. 计算热量：先将汽油质量单位换算为千克，再代入热值公式计算。
【解析】
1. 冲程判断与能量转化：图中两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，此冲程中燃气的内能推动活塞做功，将内能转化为机械能；
2. 工作循环数计算：飞轮转速1800 r/min = 30 r/s，四冲程汽油机1个工作循环飞轮转2圈，因此每秒完成的工作循环数为 $ \frac{30}{2} = 15 $ 个；
3. 汽油放热计算：汽油质量 $ m = 500\ \mathrm{g} = 0.5\ \mathrm{kg} $，完全燃烧放出的热量 $ Q_{\mathrm{放}} = m q_{\mathrm{汽油}} = 0.5\ \mathrm{kg} × 4.6 × 10^7\ \mathrm{J/kg} = 2.3 × 10^7\ \mathrm{J} $。
【答案】
内；机械；15；$ 2.3×10^7 $
【知识点】
汽油机冲程判断、热机能量转化、热值计算
【点评】
本题综合考查四冲程汽油机的核心知识点，包括冲程识别、能量转化、工作循环与飞轮转速的关系，以及燃料放热的计算，属于基础应用类题目，需准确掌握相关概念和公式。
【难度系数】
0.5
14.（2025泰州靖江校级三模）为探究影响动能大小的因素，学习小组设计了如图12-T-16所示的实验方案。
(1)图甲两次实验探究的是动能与
(2)图乙两次实验过程中，木块克服摩擦力做的功分别为$W_1$和$W_2$，则$W_1$
(3)实验结束后，各小组对实验提出各种改进方案：
①小明认为在“探究动能与速度关系”的实验中，可以撤走木块并使用铺有毛巾的足够长的木板，记录小球在相同表面上滚动直到静止的距离，你认为小明的实验方案
②小刚设计了如图丙所示的装置进行实验。
A.若用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离，可以研究小球的动能大小与
B.若用A、B两个质量不同的小球（$m_A ＞ m_B$）将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，同一木块受到撞击后相应移动的距离$s_A$
(1)图甲两次实验探究的是动能与
速度
的关系，实验中通过木块移动的距离
来比较小球动能的大小。(2)图乙两次实验过程中，木块克服摩擦力做的功分别为$W_1$和$W_2$，则$W_1$
＜
（选填“＞”“=”或“＜”）$W_2$。(3)实验结束后，各小组对实验提出各种改进方案：
①小明认为在“探究动能与速度关系”的实验中，可以撤走木块并使用铺有毛巾的足够长的木板，记录小球在相同表面上滚动直到静止的距离，你认为小明的实验方案
合理
（选填“合理”或“不合理”）。②小刚设计了如图丙所示的装置进行实验。
A.若用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离，可以研究小球的动能大小与
速度
（选填“质量”“速度”或“质量和速度”）的关系。B.若用A、B两个质量不同的小球（$m_A ＞ m_B$）将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，同一木块受到撞击后相应移动的距离$s_A$
=
（选填“＞”“＜”或“=”）$s_B$。答案
14. (1)速度 木块移动的距离
(2)＜
(3)①合理 ②速度 ＝
(2)＜
(3)①合理 ②速度 ＝
解析
【分析】
本题围绕探究动能大小影响因素的实验展开，需结合控制变量法、转换法分析各问题：
(1) 图甲两次实验，小球质量相同，从斜面不同高度滑下，到达水平面的速度不同，据此判断探究的变量；动能大小通过木块被推动的距离体现，这是转换法的应用。
(2) 图乙两次实验，小球从同一高度滑下，速度相同，质量不同，动能不同，木块克服摩擦力做功与移动距离有关，结合W=fs分析。
(3) ① 撤走木块后，小球在相同表面滚动，动能越大滚动距离越远，可反映动能大小；② 同一弹簧压缩不同程度，小球速度不同，质量相同，研究动能与速度的关系；同一弹簧压缩相同程度，弹性势能相同，转化的动能相同，木块移动距离相同。
【解析】
(1) 图甲中，两次实验小球质量相等，从斜面不同高度由静止滑下，到达水平面时的速度不同，因此探究的是动能与速度的关系；实验中利用转换法，通过木块被推动移动的距离来比较小球动能的大小，木块移动距离越远，说明小球动能越大。
(2) 图乙中，两次实验小球从同一高度2h滑下，到达水平面时速度相同，第二次小球质量更大，动能更大，推动木块移动的距离更远。木块克服摩擦力做功W=fs，两次实验中木块与水平面的摩擦力f相同，第一次木块移动距离更小，因此W₁＜W₂。
(3) ① 撤走木块后，小球在铺有毛巾的相同表面滚动，受到的阻力相同，小球动能越大，滚动的距离越远，因此可以通过小球滚动的距离反映动能大小，该方案合理；
② A. 同一弹簧压缩不同程度后释放，小球获得的速度不同，小球质量相同，因此可以研究小球的动能大小与速度的关系；
B. 同一弹簧压缩相同程度，弹簧的弹性势能相同，转化为小球的动能相同，撞击木块时对木块做的功相同，因此同一木块移动的距离相同，即s₁=s₂。
【答案】
(1) 速度；木块移动的距离
(2) ＜
(3) ① 合理；② 速度；＝
【知识点】
动能的影响因素；转换法；功的计算
【点评】
本题是探究动能影响因素的典型实验题，重点考查控制变量法、转换法的应用，以及对实验方案的分析与改进，需要学生理解实验原理，结合功的计算公式分析做功大小，整体难度适中，能较好考查学生的实验探究能力。
【难度系数】
0.6
本题围绕探究动能大小影响因素的实验展开，需结合控制变量法、转换法分析各问题：
(1) 图甲两次实验，小球质量相同，从斜面不同高度滑下，到达水平面的速度不同，据此判断探究的变量；动能大小通过木块被推动的距离体现，这是转换法的应用。
(2) 图乙两次实验，小球从同一高度滑下，速度相同，质量不同，动能不同，木块克服摩擦力做功与移动距离有关，结合W=fs分析。
(3) ① 撤走木块后，小球在相同表面滚动，动能越大滚动距离越远，可反映动能大小；② 同一弹簧压缩不同程度，小球速度不同，质量相同，研究动能与速度的关系；同一弹簧压缩相同程度，弹性势能相同，转化的动能相同，木块移动距离相同。
【解析】
(1) 图甲中，两次实验小球质量相等，从斜面不同高度由静止滑下，到达水平面时的速度不同，因此探究的是动能与速度的关系；实验中利用转换法，通过木块被推动移动的距离来比较小球动能的大小，木块移动距离越远，说明小球动能越大。
(2) 图乙中，两次实验小球从同一高度2h滑下，到达水平面时速度相同，第二次小球质量更大，动能更大，推动木块移动的距离更远。木块克服摩擦力做功W=fs，两次实验中木块与水平面的摩擦力f相同，第一次木块移动距离更小，因此W₁＜W₂。
(3) ① 撤走木块后，小球在铺有毛巾的相同表面滚动，受到的阻力相同，小球动能越大，滚动的距离越远，因此可以通过小球滚动的距离反映动能大小，该方案合理；
② A. 同一弹簧压缩不同程度后释放，小球获得的速度不同，小球质量相同，因此可以研究小球的动能大小与速度的关系；
B. 同一弹簧压缩相同程度，弹簧的弹性势能相同，转化为小球的动能相同，撞击木块时对木块做的功相同，因此同一木块移动的距离相同，即s₁=s₂。
【答案】
(1) 速度；木块移动的距离
(2) ＜
(3) ① 合理；② 速度；＝
【知识点】
动能的影响因素；转换法；功的计算
【点评】
本题是探究动能影响因素的典型实验题，重点考查控制变量法、转换法的应用，以及对实验方案的分析与改进，需要学生理解实验原理，结合功的计算公式分析做功大小，整体难度适中，能较好考查学生的实验探究能力。
【难度系数】
0.6
15.（2025广安）“五一”假期，小莉一家出去旅游。汽车通过一条长2400 m的隧道，用时120 s，消耗0.1 kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的有用功为$1.38× 10^6$ J。求：（汽油的热值$q=4.6× 10^7$ J/kg）
（1）汽车通过隧道的平均速度。
（2）完全燃烧0.1 kg汽油放出的热量。
（3）汽车通过隧道发动机的效率$\eta$。
（1）汽车通过隧道的平均速度。
（2）完全燃烧0.1 kg汽油放出的热量。
（3）汽车通过隧道发动机的效率$\eta$。
答案
15. (1)汽车通过隧道的平均速度:$v=\frac{s}{t}=\frac{2400\ \mathrm{m}}{120\ \mathrm{s}}=20\ \mathrm{m/s}$。
(2)完全燃烧0.1 kg汽油放出的热量:$Q=qm=4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}×0.1\ \mathrm{kg}=4.6×10^6\ \mathrm{J}$。
(3)汽车通过隧道牵引力做的有用功:$W=1.38×10^6\ \mathrm{J}$,
汽车通过隧道发动机的效率:$\eta=\frac{W}{Q}×100\% =\frac{1.38×10^6\ \mathrm{J}}{4.6×10^6\ \mathrm{J}}×100\% =30\%$。
(2)完全燃烧0.1 kg汽油放出的热量:$Q=qm=4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}×0.1\ \mathrm{kg}=4.6×10^6\ \mathrm{J}$。
(3)汽车通过隧道牵引力做的有用功:$W=1.38×10^6\ \mathrm{J}$,
汽车通过隧道发动机的效率:$\eta=\frac{W}{Q}×100\% =\frac{1.38×10^6\ \mathrm{J}}{4.6×10^6\ \mathrm{J}}×100\% =30\%$。
解析
【分析】
这是一道力学与热学结合的基础计算题，分三小问逐步求解：
1. 求平均速度：需用平均速度公式$v=\frac{s}{t}$，找到隧道长度和通过时间，直接代入计算；
2. 求汽油燃烧放热：用热值公式$Q=qm$，代入汽油的热值和质量即可；
3. 求发动机效率：效率是有用功与总热量（汽油燃烧放热）的比值，再乘以100%，代入前两问结果计算。
【解析】
解：
(1) 汽车通过隧道的平均速度：
根据平均速度公式 $ v = \frac{s}{t} $，其中隧道长度 $ s = 2400\ \mathrm{m} $，用时 $ t = 120\ \mathrm{s} $，
代入得：$ v = \frac{2400\ \mathrm{m}}{120\ \mathrm{s}} = 20\ \mathrm{m/s} $。
(2) 完全燃烧0.1 kg汽油放出的热量：
根据热值公式 $ Q = qm $，其中汽油热值 $ q = 4.6×10^7\ \mathrm{J/kg} $，质量 $ m = 0.1\ \mathrm{kg} $，
代入得：$ Q = 4.6×10^7\ \mathrm{J/kg} × 0.1\ \mathrm{kg} = 4.6×10^6\ \mathrm{J} $。
(3) 汽车发动机的效率：
效率公式 $ \eta = \frac{W_{有用}}{Q} × 100\% $，其中有用功 $ W_{有用} = 1.38×10^6\ \mathrm{J} $，总热量 $ Q = 4.6×10^6\ \mathrm{J} $，
代入得：$ \eta = \frac{1.38×10^6\ \mathrm{J}}{4.6×10^6\ \mathrm{J}} × 100\% = 30\% $。
【答案】
(1) $20\ \mathrm{m/s}$；(2) $4.6×10^6\ \mathrm{J}$；(3) $30\%$
【知识点】
平均速度计算、热值计算、热机效率计算
【点评】
本题考查初中物理核心基础公式的应用，涉及平均速度、热值、热机效率三个知识点，题目条件明确，公式直接，属于常规基础计算题，只要牢记公式并正确代入数值即可解答，难度较低。
【难度系数】
0.8
这是一道力学与热学结合的基础计算题，分三小问逐步求解：
1. 求平均速度：需用平均速度公式$v=\frac{s}{t}$，找到隧道长度和通过时间，直接代入计算；
2. 求汽油燃烧放热：用热值公式$Q=qm$，代入汽油的热值和质量即可；
3. 求发动机效率：效率是有用功与总热量（汽油燃烧放热）的比值，再乘以100%，代入前两问结果计算。
【解析】
解：
(1) 汽车通过隧道的平均速度：
根据平均速度公式 $ v = \frac{s}{t} $，其中隧道长度 $ s = 2400\ \mathrm{m} $，用时 $ t = 120\ \mathrm{s} $，
代入得：$ v = \frac{2400\ \mathrm{m}}{120\ \mathrm{s}} = 20\ \mathrm{m/s} $。
(2) 完全燃烧0.1 kg汽油放出的热量：
根据热值公式 $ Q = qm $，其中汽油热值 $ q = 4.6×10^7\ \mathrm{J/kg} $，质量 $ m = 0.1\ \mathrm{kg} $，
代入得：$ Q = 4.6×10^7\ \mathrm{J/kg} × 0.1\ \mathrm{kg} = 4.6×10^6\ \mathrm{J} $。
(3) 汽车发动机的效率：
效率公式 $ \eta = \frac{W_{有用}}{Q} × 100\% $，其中有用功 $ W_{有用} = 1.38×10^6\ \mathrm{J} $，总热量 $ Q = 4.6×10^6\ \mathrm{J} $，
代入得：$ \eta = \frac{1.38×10^6\ \mathrm{J}}{4.6×10^6\ \mathrm{J}} × 100\% = 30\% $。
【答案】
(1) $20\ \mathrm{m/s}$；(2) $4.6×10^6\ \mathrm{J}$；(3) $30\%$
【知识点】
平均速度计算、热值计算、热机效率计算
【点评】
本题考查初中物理核心基础公式的应用，涉及平均速度、热值、热机效率三个知识点，题目条件明确，公式直接，属于常规基础计算题，只要牢记公式并正确代入数值即可解答，难度较低。
【难度系数】
0.8
