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10.（2024南京鼓楼区二模）如图12-4-7所示为某四冲程汽油机顺序被打乱的工作图，下列说法正确的是（
A.图甲是做功冲程，内能转化为机械能
B.图乙是压缩冲程，机械能转化为内能
C.图丙是排气冲程，内能转化为机械能
D.四个冲程的顺序应该是乙、甲、丁、丙
A
）A.图甲是做功冲程，内能转化为机械能
B.图乙是压缩冲程，机械能转化为内能
C.图丙是排气冲程，内能转化为机械能
D.四个冲程的顺序应该是乙、甲、丁、丙
答案
10. A
解析
【分析】要判断四冲程汽油机的冲程，需依据两个核心判断依据：①气门的开闭状态；②活塞的运动方向，同时做功冲程存在火花塞点火的特征。先逐个分析甲、乙、丙、丁四个图的冲程类型，再结合选项逐一判断对错。
【解析】逐个分析各图及选项：
1. 图甲：两个气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，此过程内能转化为机械能，选项A描述正确。
2. 图乙：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，并非压缩冲程，选项B错误。
3. 图丙：排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程，排气冲程无能量转化（内能转化为机械能是做功冲程的特点），选项C错误。
4. 图丁：两个气门均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，因此四个冲程的正确顺序为：吸气（乙）→压缩（丁）→做功（甲）→排气（丙），选项D的顺序错误。
综上，只有选项A正确。
【答案】A
【知识点】汽油机四冲程、内燃机工作原理
【点评】本题考查四冲程汽油机的冲程判断，核心是掌握气门状态、活塞运动方向与各冲程的对应关系，属于基础知识点的应用，难度适中。
【难度系数】0.5
【解析】逐个分析各图及选项：
1. 图甲：两个气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，此过程内能转化为机械能，选项A描述正确。
2. 图乙：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，并非压缩冲程，选项B错误。
3. 图丙：排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程，排气冲程无能量转化（内能转化为机械能是做功冲程的特点），选项C错误。
4. 图丁：两个气门均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，因此四个冲程的正确顺序为：吸气（乙）→压缩（丁）→做功（甲）→排气（丙），选项D的顺序错误。
综上，只有选项A正确。
【答案】A
【知识点】汽油机四冲程、内燃机工作原理
【点评】本题考查四冲程汽油机的冲程判断，核心是掌握气门状态、活塞运动方向与各冲程的对应关系，属于基础知识点的应用，难度适中。
【难度系数】0.5
11. 二氧化碳($\mathrm{CO}_2$)爆破技术是现代工程建设中非常环保的技术，起爆前高压泵将$\mathrm{CO}_2$压缩成高压气体，液化后输入爆破筒内，如图12-4-8所示。爆破时电加热管发热，使筒内的液态$\mathrm{CO}_2$迅速汽化，形成的高压气体从泄气孔中喷出，实施爆破。起爆前高压泵将$\mathrm{CO}_2$压缩成高压气体是通过
做功
的方式使$\mathrm{CO}_2$内能增大的；爆破时电加热管发热，使筒内的液态$\mathrm{CO}_2$迅速汽化是通过热传递
的方式使$\mathrm{CO}_2$内能增大的。 答案
11. 做功 热传递
解析
【分析】首先回忆改变物体内能的两种方式：做功和热传递，其中做功是能量的转化过程，热传递是能量的转移过程。题目中，高压泵压缩CO₂时，对CO₂施加力并使其体积减小，属于能量的转化；电加热管发热时，热量从加热管转移到液态CO₂，属于能量的转移，需据此区分两种方式。
【解析】改变内能的方式有做功和热传递。高压泵将CO₂压缩成高压气体，是对CO₂做功，将机械能转化为内能，使CO₂内能增大；爆破时电加热管发热，热量通过热传递的方式转移给液态CO₂，使其内能增大、迅速汽化。
【答案】做功；热传递
【知识点】改变内能的两种方式
【点评】本题考查改变物体内能的两种基本方式，核心是区分做功与热传递的本质差异，属于基础概念类题目，侧重对核心知识点的理解应用。
【难度系数】0.7
【解析】改变内能的方式有做功和热传递。高压泵将CO₂压缩成高压气体，是对CO₂做功，将机械能转化为内能，使CO₂内能增大；爆破时电加热管发热，热量通过热传递的方式转移给液态CO₂，使其内能增大、迅速汽化。
【答案】做功；热传递
【知识点】改变内能的两种方式
【点评】本题考查改变物体内能的两种基本方式，核心是区分做功与热传递的本质差异，属于基础概念类题目，侧重对核心知识点的理解应用。
【难度系数】0.7
12.（2025淮安金湖一模）如图12-4-9所示，在吹气球时，吹大了的气球没握住，它叫啸着飞跑了！当及时捡起气球会发现它的嘴部温度变
低
（选填“高”或“低”），该过程是将内
能转化为机械
能，该过程的能量转化与汽油机的做功
冲程相同。如果某汽油机每秒钟对外做功20次，则该汽油机的飞轮转速是2400
r/min。答案
12. 低 内 机械 做功 2400
解析
【分析】
要解决这道题，需分三步思考：①分析气球飞跑时的能量转化及温度变化：气球飞跑是内部气体对外做功，内能变化导致温度改变；②对应汽油机冲程：明确汽油机各冲程的能量转化，匹配气球的能量转化过程；③计算汽油机飞轮转速：牢记四冲程汽油机“做功1次，飞轮转2圈”的规律，结合每秒做功次数推导每分钟转速。
【解析】
1. 气球飞跑时，内部高压气体膨胀对外做功，气体的内能减小，因此嘴部温度变低；该过程中气体的内能转化为气球的机械能。
2. 汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能，与上述能量转化过程相同。
3. 四冲程汽油机的一个工作循环中，飞轮转2圈，对外做功1次。已知汽油机每秒钟对外做功20次，则每分钟对外做功 $20 × 60 = 1200$ 次，对应的飞轮转速为 $1200 × 2 = 2400\ \mathrm{r/min}$。
【答案】
低 内 机械 做功 2400
【知识点】
内能的改变、汽油机的冲程、内燃机转速计算
【点评】
本题结合生活实例考查内能转化和汽油机的工作原理，属于基础题，需掌握四冲程汽油机的工作规律及能量转化特点。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需分三步思考：①分析气球飞跑时的能量转化及温度变化：气球飞跑是内部气体对外做功，内能变化导致温度改变；②对应汽油机冲程：明确汽油机各冲程的能量转化，匹配气球的能量转化过程；③计算汽油机飞轮转速：牢记四冲程汽油机“做功1次，飞轮转2圈”的规律，结合每秒做功次数推导每分钟转速。
【解析】
1. 气球飞跑时，内部高压气体膨胀对外做功，气体的内能减小，因此嘴部温度变低；该过程中气体的内能转化为气球的机械能。
2. 汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能，与上述能量转化过程相同。
3. 四冲程汽油机的一个工作循环中，飞轮转2圈，对外做功1次。已知汽油机每秒钟对外做功20次，则每分钟对外做功 $20 × 60 = 1200$ 次，对应的飞轮转速为 $1200 × 2 = 2400\ \mathrm{r/min}$。
【答案】
低 内 机械 做功 2400
【知识点】
内能的改变、汽油机的冲程、内燃机转速计算
【点评】
本题结合生活实例考查内能转化和汽油机的工作原理，属于基础题，需掌握四冲程汽油机的工作规律及能量转化特点。
【难度系数】
0.6
13. 一台小汽车的发动机是四缸四冲程汽油机，活塞的横截面积为20 cm²，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50 mm，做功冲程中燃气作用在活塞上的平均压强为200 N/cm²，飞轮的转速为2400 r/min。求：
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力。
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功。
(3)这台发动机的最大输出功率。
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力。
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功。
(3)这台发动机的最大输出功率。
答案
13. (1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力:$F = pS = 200\ \mathrm{N/cm^2} × 20\ \mathrm{cm^2} = 4000\ \mathrm{N}$。
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功:$W = Fs = 4000\ \mathrm{N} × 50 × 10^{-3}\ \mathrm{m} = 200\ \mathrm{J}$。
(3)曲轴每转两圈对外做功一次,所以1 min转动2400周,对外做功1200次,
在1 min内燃气对活塞做的功为
$W' = W × 1200 = 200\ \mathrm{J} × 1200 = 2.4 × 10^5\ \mathrm{J}$,
由于该汽油机有4个汽缸,在1 min内燃气对活塞做的总功:
$W_{\mathrm{总}} = 4W' = 4 × 2.4 × 10^5\ \mathrm{J} = 9.6 × 10^5\ \mathrm{J}$,
则这台发动机的最大输出功率为
$P = \dfrac{W_{\mathrm{总}}}{t} = \dfrac{9.6 × 10^5\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}} = 1.6 × 10^4\ \mathrm{W}$。
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功:$W = Fs = 4000\ \mathrm{N} × 50 × 10^{-3}\ \mathrm{m} = 200\ \mathrm{J}$。
(3)曲轴每转两圈对外做功一次,所以1 min转动2400周,对外做功1200次,
在1 min内燃气对活塞做的功为
$W' = W × 1200 = 200\ \mathrm{J} × 1200 = 2.4 × 10^5\ \mathrm{J}$,
由于该汽油机有4个汽缸,在1 min内燃气对活塞做的总功:
$W_{\mathrm{总}} = 4W' = 4 × 2.4 × 10^5\ \mathrm{J} = 9.6 × 10^5\ \mathrm{J}$,
则这台发动机的最大输出功率为
$P = \dfrac{W_{\mathrm{总}}}{t} = \dfrac{9.6 × 10^5\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}} = 1.6 × 10^4\ \mathrm{W}$。
解析
【分析】
要解决这道题，需分三步分析：
1. 求燃气对活塞的平均压力，根据压强公式$F=pS$，直接代入已知的压强和活塞横截面积计算，保证单位匹配；
2. 求一个做功冲程的功，利用功的公式$W=Fs$，需将活塞移动距离的单位转换为米，确保功的单位为焦耳；
3. 求发动机的最大输出功率，需结合四冲程汽油机的工作特点（飞轮每转2圈做功1次），先计算单缸1分钟内做功次数，再乘以缸数得到总功，最后用功率公式$P=\frac{W}{t}$计算，时间转换为秒。
【解析】
(1) 做功冲程中燃气对活塞的平均压力：
根据压强公式 $ F = pS $，代入数据得：
$ F = 200\ \mathrm{N/cm^2} × 20\ \mathrm{cm^2} = 4000\ \mathrm{N} $
(2) 一个做功冲程中燃气对活塞做的功：
活塞移动距离 $ s = 50\ \mathrm{mm} = 50×10^{-3}\ \mathrm{m} = 0.05\ \mathrm{m} $，根据功的公式 $ W = Fs $，代入数据得：
$ W = 4000\ \mathrm{N} × 0.05\ \mathrm{m} = 200\ \mathrm{J} $
(3) 发动机的最大输出功率：
四冲程汽油机飞轮每转2圈对外做功1次，飞轮转速为2400 r/min，则1 min内单缸做功次数为 $ \frac{2400}{2} = 1200 $ 次；
四缸发动机1 min内总做功次数为 $ 4×1200 = 4800 $ 次；
1 min内燃气做的总功 $ W_{\mathrm{总}} = 4800 × 200\ \mathrm{J} = 9.6×10^5\ \mathrm{J} $；
时间 $ t = 1\ \mathrm{min} = 60\ \mathrm{s} $，根据功率公式 $ P = \frac{W_{\mathrm{总}}}{t} $，代入数据得：
$ P = \frac{9.6×10^5\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}} = 1.6×10^4\ \mathrm{W} $
【答案】
(1) 4000 N；(2) 200 J；(3) $ 1.6×10^4 $ W
【知识点】
压强计算、功的计算、功率计算
【点评】
本题考查四冲程汽油机的相关物理量计算，核心是压强、功、功率公式的应用，需注意单位换算和四缸发动机做功次数的规律，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需分三步分析：
1. 求燃气对活塞的平均压力，根据压强公式$F=pS$，直接代入已知的压强和活塞横截面积计算，保证单位匹配；
2. 求一个做功冲程的功，利用功的公式$W=Fs$，需将活塞移动距离的单位转换为米，确保功的单位为焦耳；
3. 求发动机的最大输出功率，需结合四冲程汽油机的工作特点（飞轮每转2圈做功1次），先计算单缸1分钟内做功次数，再乘以缸数得到总功，最后用功率公式$P=\frac{W}{t}$计算，时间转换为秒。
【解析】
(1) 做功冲程中燃气对活塞的平均压力：
根据压强公式 $ F = pS $，代入数据得：
$ F = 200\ \mathrm{N/cm^2} × 20\ \mathrm{cm^2} = 4000\ \mathrm{N} $
(2) 一个做功冲程中燃气对活塞做的功：
活塞移动距离 $ s = 50\ \mathrm{mm} = 50×10^{-3}\ \mathrm{m} = 0.05\ \mathrm{m} $，根据功的公式 $ W = Fs $，代入数据得：
$ W = 4000\ \mathrm{N} × 0.05\ \mathrm{m} = 200\ \mathrm{J} $
(3) 发动机的最大输出功率：
四冲程汽油机飞轮每转2圈对外做功1次，飞轮转速为2400 r/min，则1 min内单缸做功次数为 $ \frac{2400}{2} = 1200 $ 次；
四缸发动机1 min内总做功次数为 $ 4×1200 = 4800 $ 次；
1 min内燃气做的总功 $ W_{\mathrm{总}} = 4800 × 200\ \mathrm{J} = 9.6×10^5\ \mathrm{J} $；
时间 $ t = 1\ \mathrm{min} = 60\ \mathrm{s} $，根据功率公式 $ P = \frac{W_{\mathrm{总}}}{t} $，代入数据得：
$ P = \frac{9.6×10^5\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}} = 1.6×10^4\ \mathrm{W} $
【答案】
(1) 4000 N；(2) 200 J；(3) $ 1.6×10^4 $ W
【知识点】
压强计算、功的计算、功率计算
【点评】
本题考查四冲程汽油机的相关物理量计算，核心是压强、功、功率公式的应用，需注意单位换算和四缸发动机做功次数的规律，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.5
14. [跨学科实践]（2025苏州工业园区校级月考）为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接，该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，如图12-4-10所示。发动机对外做功的是
进气
（选填“进气”或“排气”）冲程，此过程中钢瓶内压缩空气的温度降低
（选填“升高”或“降低”）。若该发动机的飞轮转速为1200 r/min，则1 s内共有40
个冲程，发动机对外做功20
次。答案
14. 进气 降低 40 20
解析
【分析】
首先判断发动机对外做功的冲程：进气冲程中，压缩空气进入气缸推动活塞向下运动，将内能转化为机械能，对外做功；排气冲程是排出废气，无对外做功。接着分析温度变化：压缩空气对外做功时，自身内能减少，温度降低。最后处理转速问题：飞轮转速1200r/min换算为每秒20转，该发动机一个工作循环含2个冲程，飞轮每转1转对应1个工作循环，据此计算1s内的冲程数和做功次数。
【解析】
1. 做功冲程判断：进气冲程时，压缩空气进入气缸，推动活塞向下运动，将内能转化为机械能，对外做功；排气冲程活塞向上运动排出废气，无对外做功，故对外做功的是进气冲程。
2. 温度变化：压缩空气对外做功，自身内能减小，温度降低。
3. 转速相关计算：飞轮转速1200r/min = 20r/s，即每秒飞轮转20转。该发动机一个工作循环包含进气、排气2个冲程，飞轮每转1r对应1个工作循环，因此1s内冲程数为20×2=40个；每个工作循环对外做功1次，故1s内对外做功20次。
【答案】
进气；降低；40；20
【知识点】
内燃机冲程、内能变化、转速计算
【点评】
本题结合压缩空气动力发动机，考查了冲程判断、内能变化及转速计算，需明确该发动机的工作循环特点，是跨学科实践类题目，注重知识应用。
【难度系数】
0.5
首先判断发动机对外做功的冲程：进气冲程中，压缩空气进入气缸推动活塞向下运动，将内能转化为机械能，对外做功；排气冲程是排出废气，无对外做功。接着分析温度变化：压缩空气对外做功时，自身内能减少，温度降低。最后处理转速问题：飞轮转速1200r/min换算为每秒20转，该发动机一个工作循环含2个冲程，飞轮每转1转对应1个工作循环，据此计算1s内的冲程数和做功次数。
【解析】
1. 做功冲程判断：进气冲程时，压缩空气进入气缸，推动活塞向下运动，将内能转化为机械能，对外做功；排气冲程活塞向上运动排出废气，无对外做功，故对外做功的是进气冲程。
2. 温度变化：压缩空气对外做功，自身内能减小，温度降低。
3. 转速相关计算：飞轮转速1200r/min = 20r/s，即每秒飞轮转20转。该发动机一个工作循环包含进气、排气2个冲程，飞轮每转1r对应1个工作循环，因此1s内冲程数为20×2=40个；每个工作循环对外做功1次，故1s内对外做功20次。
【答案】
进气；降低；40；20
【知识点】
内燃机冲程、内能变化、转速计算
【点评】
本题结合压缩空气动力发动机，考查了冲程判断、内能变化及转速计算，需明确该发动机的工作循环特点，是跨学科实践类题目，注重知识应用。
【难度系数】
0.5
