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12. (2025 巴中)土灶(图14-F-13 甲)是我国古代劳动人民智慧的结晶,它通常以木柴、秸秆为燃料。目前,巴中市农村仍有使用土灶做饭的习惯。其内部结构如图乙所示,木柴添加通道与烟囱相连,通风通道与木柴添加通道通过中间铁栅连通。某厂家根据土灶的结构设计了两款移动式土灶(图丙和丁)。
(1)为使木柴充分燃烧,移动式土灶设计更合理的是图
(2)下列对土灶烟囱的作用,说法不合理的一项是
A.有利于可燃物充分燃烧
B.有利于冷热空气形成对流
C.有利于提高可燃物的热值
D.有利于排出气体和烟尘
(3)1 kg 干木柴在土灶中完全燃烧,可以让铁锅里2 kg 的水温度升高 50 ℃,则土灶的烧水效率为
(1)为使木柴充分燃烧,移动式土灶设计更合理的是图
丁
(选填“丙”或“丁”)。(2)下列对土灶烟囱的作用,说法不合理的一项是
C
。A.有利于可燃物充分燃烧
B.有利于冷热空气形成对流
C.有利于提高可燃物的热值
D.有利于排出气体和烟尘
(3)1 kg 干木柴在土灶中完全燃烧,可以让铁锅里2 kg 的水温度升高 50 ℃,则土灶的烧水效率为
3.5
%。[$q_{\mathrm{干木柴}}=1.2×10^7\ \mathrm{J/kg},c_{\mathrm{水}}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$]答案
12. (1)丁 (2)C (3)3.5
解析
【分析】
本题结合土灶的实际结构，分三小问考查相关物理知识：
1. 木柴充分燃烧需要充足氧气，对比丙、丁的结构，判断能提供充足氧气的设计；
2. 分析烟囱的作用，明确热值是物质固有属性，与燃烧条件无关，排除不合理选项；
3. 利用热量公式计算水吸收的热量和干木柴完全燃烧放出的热量，再根据效率公式计算烧水效率。
【解析】
(1) 木柴充分燃烧需要充足的氧气，丁图的移动式土灶有通风口，可补充氧气，满足木柴充分燃烧的条件；丙图无通风口，氧气不足，因此设计更合理的是丁。
(2) 烟囱的作用：A选项，通风良好能促进可燃物充分燃烧，合理；B选项，烟囱使冷热空气形成对流，加速空气流通，合理；C选项，热值是物质的固有属性，与是否通过烟囱无关，无法被提高，不合理；D选项，烟囱可排出燃烧产生的气体和烟尘，合理。故选C。
(3) 水吸收的热量：$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×2\ \mathrm{kg}×50℃=4.2×10^5\ \mathrm{J}$；
干木柴完全燃烧放出的热量：$Q_{放}=m_{木柴}q_{干木柴}=1\ \mathrm{kg}×1.2×10^7\ \mathrm{J/kg}=1.2×10^7\ \mathrm{J}$；
烧水效率：$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{4.2×10^5\ \mathrm{J}}{1.2×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=3.5\%$。
【答案】
(1)丁；(2)C；(3)3.5
【知识点】
燃烧的条件、热值、热效率计算
【点评】
本题将物理知识与生活中的土灶应用结合，考查基础概念和公式的应用，难度适中，需要学生理解燃烧条件、热值的属性，掌握热量和效率的计算方法。
【难度系数】
0.6
本题结合土灶的实际结构，分三小问考查相关物理知识：
1. 木柴充分燃烧需要充足氧气，对比丙、丁的结构，判断能提供充足氧气的设计；
2. 分析烟囱的作用，明确热值是物质固有属性，与燃烧条件无关，排除不合理选项；
3. 利用热量公式计算水吸收的热量和干木柴完全燃烧放出的热量，再根据效率公式计算烧水效率。
【解析】
(1) 木柴充分燃烧需要充足的氧气，丁图的移动式土灶有通风口，可补充氧气，满足木柴充分燃烧的条件；丙图无通风口，氧气不足，因此设计更合理的是丁。
(2) 烟囱的作用：A选项，通风良好能促进可燃物充分燃烧，合理；B选项，烟囱使冷热空气形成对流，加速空气流通，合理；C选项，热值是物质的固有属性，与是否通过烟囱无关，无法被提高，不合理；D选项，烟囱可排出燃烧产生的气体和烟尘，合理。故选C。
(3) 水吸收的热量：$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×2\ \mathrm{kg}×50℃=4.2×10^5\ \mathrm{J}$；
干木柴完全燃烧放出的热量：$Q_{放}=m_{木柴}q_{干木柴}=1\ \mathrm{kg}×1.2×10^7\ \mathrm{J/kg}=1.2×10^7\ \mathrm{J}$；
烧水效率：$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{4.2×10^5\ \mathrm{J}}{1.2×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=3.5\%$。
【答案】
(1)丁；(2)C；(3)3.5
【知识点】
燃烧的条件、热值、热效率计算
【点评】
本题将物理知识与生活中的土灶应用结合，考查基础概念和公式的应用，难度适中，需要学生理解燃烧条件、热值的属性，掌握热量和效率的计算方法。
【难度系数】
0.6
13.（2025山西）跨学科实践
制作简易汽轮机模型
热机对人类文明发展起着重要的推动作用。
同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制订了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料，组装了如图14-F-14所示的汽轮机模型。
实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。
（1）汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→
（2）某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能是
（3）热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施：
制作简易汽轮机模型
热机对人类文明发展起着重要的推动作用。
同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制订了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料，组装了如图14-F-14所示的汽轮机模型。
实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。
（1）汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→
内能
→机械能
。（2）某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能是
水蒸气的内能太小，笔尖喷出的蒸汽太少
。（答出一条即可）（3）热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施：
在易拉罐上半部分覆盖保温层，可以减少热量的损失，提高汽轮机效率
。答案
13. (1)内能 机械能
(2)水蒸气的内能太小，笔尖喷出的蒸汽太少
(3)在易拉罐上半部分覆盖保温层，可以减少热量的损失，提高汽轮机效率
(2)水蒸气的内能太小，笔尖喷出的蒸汽太少
(3)在易拉罐上半部分覆盖保温层，可以减少热量的损失，提高汽轮机效率
解析
【分析】
首先梳理简易汽轮机的工作逻辑：酒精灯燃烧释放化学能，加热罐内的水使其汽化为水蒸气；水蒸气喷出推动扇叶转动，实现能量转化。针对扇叶不转的故障，需从蒸汽产生的量、压力等角度分析；提高效率需从减少能量损失的结构改进角度思考。
【解析】
（1）酒精灯燃烧时，化学能转化为内能，罐内的水吸收热量内能增加，汽化为水蒸气；水蒸气喷出推动扇叶转动，将内能转化为机械能，因此能量转化为化学能→内能→机械能。
（2）扇叶不转动，说明喷出的蒸汽无法提供足够动力，可能的原因是水蒸气的量太少（或装置密封漏气、酒精灯火焰过小等，答出一条即可），例如水蒸气内能太小，喷出的蒸汽太少，不足以推动扇叶转动。
（3）要提高简易汽轮机的效率，需减少热量损失，从结构角度，可在易拉罐上半部分覆盖保温层，减少热量向外界散失，使更多热量用于产生水蒸气，从而提升效率。
【答案】
(1)内能 机械能
(2)水蒸气的内能太小，笔尖喷出的蒸汽太少（合理即可）
(3)在易拉罐上半部分覆盖保温层，可以减少热量的损失，提高汽轮机效率
【知识点】
能量转化、热机效率、热机原理
【点评】
本题为跨学科实践题，结合简易汽轮机模型考查热机相关知识，联系实际制作过程，注重考查学生分析问题、解决问题的能力，体现了物理与实践应用的结合。
【难度系数】
0.6
首先梳理简易汽轮机的工作逻辑：酒精灯燃烧释放化学能，加热罐内的水使其汽化为水蒸气；水蒸气喷出推动扇叶转动，实现能量转化。针对扇叶不转的故障，需从蒸汽产生的量、压力等角度分析；提高效率需从减少能量损失的结构改进角度思考。
【解析】
（1）酒精灯燃烧时，化学能转化为内能，罐内的水吸收热量内能增加，汽化为水蒸气；水蒸气喷出推动扇叶转动，将内能转化为机械能，因此能量转化为化学能→内能→机械能。
（2）扇叶不转动，说明喷出的蒸汽无法提供足够动力，可能的原因是水蒸气的量太少（或装置密封漏气、酒精灯火焰过小等，答出一条即可），例如水蒸气内能太小，喷出的蒸汽太少，不足以推动扇叶转动。
（3）要提高简易汽轮机的效率，需减少热量损失，从结构角度，可在易拉罐上半部分覆盖保温层，减少热量向外界散失，使更多热量用于产生水蒸气，从而提升效率。
【答案】
(1)内能 机械能
(2)水蒸气的内能太小，笔尖喷出的蒸汽太少（合理即可）
(3)在易拉罐上半部分覆盖保温层，可以减少热量的损失，提高汽轮机效率
【知识点】
能量转化、热机效率、热机原理
【点评】
本题为跨学科实践题，结合简易汽轮机模型考查热机相关知识，联系实际制作过程，注重考查学生分析问题、解决问题的能力，体现了物理与实践应用的结合。
【难度系数】
0.6
14. (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 $1.38×10^{6}\ \mathrm{J}$。求：(汽油的热值 $q=4.6×10^{7}\ \mathrm{J/kg}$)
(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
14. (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: $\eta=\frac{W}{Q}×100\%=\frac{1.38×10^6\ \mathrm{J}}{4.6×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=30\%$。
$v=\frac{s}{t}=\frac{2400\ \mathrm{m}}{120\ \mathrm{s}}=20\ \mathrm{m/s}$。
(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: $\eta=\frac{W}{Q}×100\%=\frac{1.38×10^6\ \mathrm{J}}{4.6×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=30\%$。
解析
【分析】
要解决这三个问题，需对应相关物理公式逐步计算：
1. 求平均速度：利用速度公式 $ v = \frac{s}{t} $，题目给出汽车通过隧道的路程（隧道长）和时间，直接代入计算；
2. 求汽油完全燃烧放热：利用热值公式 $ Q = qm $，已知汽油热值和质量，代入计算；
3. 求发动机效率：利用效率公式 $ \eta = \frac{W}{Q}×100\% $，其中有用功和总热量（第二问结果）已知，代入计算即可。
【解析】
(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) 汽车通过隧道发动机的效率：
已知牵引力做的有用功 $ W = 1.38×10^6\ \mathrm{J} $，
则效率 $ \eta = \frac{W}{Q}×100\% = \frac{1.38×10^6\ \mathrm{J}}{4.6×10^6\ \mathrm{J}}×100\% = 30\% $。
【答案】
14. (1) 汽车通过隧道的平均速度为 $ 20\ \mathrm{m/s} $；(2) 完全燃烧0.1 kg汽油放出的热量为 $ 4.6×10^6\ \mathrm{J} $；(3) 汽车通过隧道发动机的效率为 $ 30\% $。
【知识点】
速度计算、热值计算、热机效率
【点评】
本题为基础计算题，考查速度、热值、热机效率的公式直接应用，知识点单一且公式明确，只要准确代入数值计算即可，属于巩固基础的典型题目。
【难度系数】
0.8
要解决这三个问题，需对应相关物理公式逐步计算：
1. 求平均速度：利用速度公式 $ v = \frac{s}{t} $，题目给出汽车通过隧道的路程（隧道长）和时间，直接代入计算；
2. 求汽油完全燃烧放热：利用热值公式 $ Q = qm $，已知汽油热值和质量，代入计算；
3. 求发动机效率：利用效率公式 $ \eta = \frac{W}{Q}×100\% $，其中有用功和总热量（第二问结果）已知，代入计算即可。
【解析】
(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) 汽车通过隧道发动机的效率：
已知牵引力做的有用功 $ W = 1.38×10^6\ \mathrm{J} $，
则效率 $ \eta = \frac{W}{Q}×100\% = \frac{1.38×10^6\ \mathrm{J}}{4.6×10^6\ \mathrm{J}}×100\% = 30\% $。
【答案】
14. (1) 汽车通过隧道的平均速度为 $ 20\ \mathrm{m/s} $；(2) 完全燃烧0.1 kg汽油放出的热量为 $ 4.6×10^6\ \mathrm{J} $；(3) 汽车通过隧道发动机的效率为 $ 30\% $。
【知识点】
速度计算、热值计算、热机效率
【点评】
本题为基础计算题，考查速度、热值、热机效率的公式直接应用，知识点单一且公式明确，只要准确代入数值计算即可，属于巩固基础的典型题目。
【难度系数】
0.8
