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3. 图甲所示的是一种枪式空气锤，它利用压缩空气推动锤头高速向前运动撞击物体。压缩空气推动锤头运动时，压缩空气的内能
减小
（选填“增大”“减小”或“不变”），此过程的能量转化与图乙
（选填“乙”或“丙”）中四冲程汽油机的冲程相同。某单缸四冲程汽油机的转速为1 800 r/min，一个做功冲程中燃气对活塞做功2 000 J，则这台汽油机的输出功率是3×10⁴
W。答案
3.减小 乙 3×10⁴ 【解析】压缩空气推动锤头运动时,压缩空气膨胀对锤头做功,压缩空气的内能减小,转化为锤头的机械能。汽油机的工作过程中,做功冲程将内能转化为机械能,因此,这一过程发生的能量转化与汽油机的做功冲程相同,即与图乙相同。单缸四冲程汽油机一个工作循环中,飞轮转动2周,燃气对外做功1次,所以这台汽油机1 min内燃气对外做功900次,一次做功2 000 J,则1 min内做的功W总=900×2 000 J=1.8×10⁶ J,做功功率P=W总/t=1.8×10⁶ J/60 s=3×10⁴ W。
解析
【分析】
首先，压缩空气推动锤头运动时，压缩空气对锤头做功，内能转化为锤头的机械能，因此内能减小；接着判断汽油机冲程：乙图中火花塞点火、活塞向下运动，是做功冲程，能量转化为内能→机械能，与空气锤的能量转化一致；丙图为压缩冲程，能量转化为机械能→内能。最后计算功率：四冲程汽油机每2转对外做功1次，先算出1分钟内做功次数，再结合每次做功大小，用功率公式计算输出功率。
【解析】
1. 压缩空气推动锤头运动时，压缩空气膨胀对外做功，内能转化为锤头的机械能，因此压缩空气的内能减小。
2. 汽油机冲程判断：乙图中，进气门、排气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能；丙图中气门均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能。故该过程能量转化与乙图的做功冲程相同。
3. 功率计算：单缸四冲程汽油机飞轮转速为1800 r/min，即每分钟飞轮转1800转，每2转对外做功1次，因此1分钟内做功次数 $ n=\frac{1800}{2}=900 $ 次。每次做功2000 J，1分钟内总功 $ W=900×2000\,\mathrm{J}=1.8×10^6\,\mathrm{J} $，时间 $ t=60\,\mathrm{s} $，根据功率公式 $ P=\frac{W}{t} $，得输出功率 $ P=\frac{1.8×10^6\,\mathrm{J}}{60\,\mathrm{s}}=3×10^4\,\mathrm{W} $。
【答案】
减小；乙；$ 3×10^4 $
【知识点】
内能的改变；汽油机冲程；功率计算
【点评】
本题结合生活实例考查内能变化、汽油机冲程判断及功率计算，需掌握四冲程汽油机“飞轮转2周做功1次”的特点，属于基础综合题，难度适中。
【难度系数】
0.5
首先，压缩空气推动锤头运动时，压缩空气对锤头做功，内能转化为锤头的机械能，因此内能减小；接着判断汽油机冲程：乙图中火花塞点火、活塞向下运动，是做功冲程，能量转化为内能→机械能，与空气锤的能量转化一致；丙图为压缩冲程，能量转化为机械能→内能。最后计算功率：四冲程汽油机每2转对外做功1次，先算出1分钟内做功次数，再结合每次做功大小，用功率公式计算输出功率。
【解析】
1. 压缩空气推动锤头运动时，压缩空气膨胀对外做功，内能转化为锤头的机械能，因此压缩空气的内能减小。
2. 汽油机冲程判断：乙图中，进气门、排气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能；丙图中气门均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能。故该过程能量转化与乙图的做功冲程相同。
3. 功率计算：单缸四冲程汽油机飞轮转速为1800 r/min，即每分钟飞轮转1800转，每2转对外做功1次，因此1分钟内做功次数 $ n=\frac{1800}{2}=900 $ 次。每次做功2000 J，1分钟内总功 $ W=900×2000\,\mathrm{J}=1.8×10^6\,\mathrm{J} $，时间 $ t=60\,\mathrm{s} $，根据功率公式 $ P=\frac{W}{t} $，得输出功率 $ P=\frac{1.8×10^6\,\mathrm{J}}{60\,\mathrm{s}}=3×10^4\,\mathrm{W} $。
【答案】
减小；乙；$ 3×10^4 $
【知识点】
内能的改变；汽油机冲程；功率计算
【点评】
本题结合生活实例考查内能变化、汽油机冲程判断及功率计算，需掌握四冲程汽油机“飞轮转2周做功1次”的特点，属于基础综合题，难度适中。
【难度系数】
0.5
4.一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是2 400 r/min，则此汽油机每秒完成的冲程个数和对外做功次数分别是 （
A.完成80个冲程，对外做功20次
B.完成80个冲程，对外做功40次
C.完成40个冲程，对外做功10次
D.完成40个冲程，对外做功40次
A
）A.完成80个冲程，对外做功20次
B.完成80个冲程，对外做功40次
C.完成40个冲程，对外做功10次
D.完成40个冲程，对外做功40次
答案
4.A 【解析】四冲程内燃机一个工作循环,活塞往复两次,飞轮转动两周,完成四个冲程,对外做功一次,当飞轮的转速为2 400 r/min时,它在1 min内完成4 800个冲程,对外做功1 200次,所以1 s内完成80个冲程,对外做功20次,A正确,B、C、D错误。
解析
【分析】
要解决这道题，需先明确单缸四冲程汽油机的工作规律：一个工作循环中，飞轮转动2周，完成4个冲程，对外做功1次。首先将飞轮转速的单位换算为每秒的转数，再根据上述规律计算每秒的冲程数和做功次数，最后匹配选项。
【解析】
1. 换算飞轮转速：已知飞轮转速为2400r/min，换算为每秒转数：$2400÷60 = 40$转/秒。
2. 计算每秒工作循环数：四冲程汽油机飞轮每转2转对应1个工作循环，因此每秒工作循环数为$40÷2 = 20$个。
3. 计算每秒冲程数：每个工作循环完成4个冲程，故每秒冲程数为$20×4 = 80$个。
4. 计算每秒对外做功次数：每个工作循环对外做功1次，故每秒对外做功次数为$20×1 = 20$次。
综上，每秒完成80个冲程，对外做功20次，对应选项A。
【答案】
A
【知识点】
四冲程汽油机工作原理；内燃机冲程与做功次数的关系
【点评】
本题考查四冲程汽油机的核心工作规律，关键在于掌握飞轮转数、冲程数、做功次数的对应关系，属于基础题型，只要牢记规律即可快速解答。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，需先明确单缸四冲程汽油机的工作规律：一个工作循环中，飞轮转动2周，完成4个冲程，对外做功1次。首先将飞轮转速的单位换算为每秒的转数，再根据上述规律计算每秒的冲程数和做功次数，最后匹配选项。
【解析】
1. 换算飞轮转速：已知飞轮转速为2400r/min，换算为每秒转数：$2400÷60 = 40$转/秒。
2. 计算每秒工作循环数：四冲程汽油机飞轮每转2转对应1个工作循环，因此每秒工作循环数为$40÷2 = 20$个。
3. 计算每秒冲程数：每个工作循环完成4个冲程，故每秒冲程数为$20×4 = 80$个。
4. 计算每秒对外做功次数：每个工作循环对外做功1次，故每秒对外做功次数为$20×1 = 20$次。
综上，每秒完成80个冲程，对外做功20次，对应选项A。
【答案】
A
【知识点】
四冲程汽油机工作原理；内燃机冲程与做功次数的关系
【点评】
本题考查四冲程汽油机的核心工作规律，关键在于掌握飞轮转数、冲程数、做功次数的对应关系，属于基础题型，只要牢记规律即可快速解答。
【难度系数】
0.7
5. 下列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的。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.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
C
）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.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
答案
5.C
解析
【分析】
首先回忆单缸四冲程汽油机的工作循环顺序：吸气冲程之后依次是压缩冲程、做功冲程，最后是排气冲程，据此确定①和③对应的冲程；再结合各冲程的能量转化规律：压缩冲程是活塞压缩气缸内气体，将机械能转化为内能；做功冲程是燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，由此确定②和④的能量转化，进而选出正确选项。
【解析】
单缸四冲程汽油机的一个工作循环包含四个冲程，顺序为：吸气冲程→压缩冲程→做功冲程→排气冲程，因此①为压缩冲程，③为做功冲程；
各冲程的能量转化：压缩冲程中，活塞向上运动压缩气缸内的混合气体，将机械能转化为内能，故②为机械能转化为内能；做功冲程中，火花塞点火，高温高压燃气推动活塞向下运动做功，将内能转化为机械能，故④为内能转化为机械能；
综上，对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
汽油机四冲程、能量转化
【点评】
本题考查单缸四冲程汽油机的工作顺序及各冲程的能量转化，属于基础知识点，需牢记四冲程的排列顺序和对应能量变化，难度不大。
【难度系数】
0.7
首先回忆单缸四冲程汽油机的工作循环顺序：吸气冲程之后依次是压缩冲程、做功冲程，最后是排气冲程，据此确定①和③对应的冲程；再结合各冲程的能量转化规律：压缩冲程是活塞压缩气缸内气体，将机械能转化为内能；做功冲程是燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，由此确定②和④的能量转化，进而选出正确选项。
【解析】
单缸四冲程汽油机的一个工作循环包含四个冲程，顺序为：吸气冲程→压缩冲程→做功冲程→排气冲程，因此①为压缩冲程，③为做功冲程；
各冲程的能量转化：压缩冲程中，活塞向上运动压缩气缸内的混合气体，将机械能转化为内能，故②为机械能转化为内能；做功冲程中，火花塞点火，高温高压燃气推动活塞向下运动做功，将内能转化为机械能，故④为内能转化为机械能；
综上，对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
汽油机四冲程、能量转化
【点评】
本题考查单缸四冲程汽油机的工作顺序及各冲程的能量转化，属于基础知识点，需牢记四冲程的排列顺序和对应能量变化，难度不大。
【难度系数】
0.7
6.图甲、乙是两个演示实验的示意图，图丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图。下列说法正确的是 （
A.图丙所示的是做功冲程，其工作原理与图甲所示的实验原理相同
B.图丙所示的是压缩冲程，其工作原理与图乙所示的实验原理相同
C.图丁所示的是压缩冲程，其工作原理与图甲所示的实验原理相同
D.图丁所示的是做功冲程，其工作原理与图乙所示的实验原理相同
B
）A.图丙所示的是做功冲程，其工作原理与图甲所示的实验原理相同
B.图丙所示的是压缩冲程，其工作原理与图乙所示的实验原理相同
C.图丁所示的是压缩冲程，其工作原理与图甲所示的实验原理相同
D.图丁所示的是做功冲程，其工作原理与图乙所示的实验原理相同
答案
6.B 【解析】图甲中,往瓶内打气,瓶内气体推动瓶塞做功,将内能转化为机械能;图乙中,向下压活塞,活塞对空气做功,空气的内能增大,温度升高,将机械能转化为内能;图丙中,两气门都关闭,活塞向上运动,是汽油机的压缩冲程,将机械能转化为内能;图丁中,两气门都关闭,活塞向下运动,是汽油机的做功冲程,将内能转化为机械能。综上所述,图丙所示的是压缩冲程,其工作原理与图乙所示的实验原理相同;图丁所示的是做功冲程,其工作原理与图甲所示的实验原理相同。
解析
【分析】
要解决这道题，需分三步思考：第一步分析甲、乙两个演示实验的能量转化；第二步判断丙、丁两个汽油机冲程的类型及能量转化；第三步将实验原理与冲程原理对应，逐一分析选项得出正确答案。
【解析】
1. 分析图甲：往瓶内打气，瓶内气体推动瓶塞做功，将气体的内能转化为瓶塞的机械能，能量转化为：内能→机械能。
2. 分析图乙：向下压活塞，活塞对筒内空气做功，将活塞的机械能转化为空气的内能，能量转化为：机械能→内能。
3. 分析图丙：汽油机的两气门都关闭，活塞向上运动，此为压缩冲程，该冲程中活塞对气缸内气体做功，能量转化为：机械能→内能。
4. 分析图丁：汽油机的两气门都关闭，活塞向下运动，此为做功冲程，该冲程中燃气推动活塞做功，能量转化为：内能→机械能。
5. 逐一判断选项：
A选项：图丙是压缩冲程，不是做功冲程，错误。
B选项：图丙是压缩冲程，原理为机械能→内能，与图乙的实验原理（机械能→内能）相同，正确。
C选项：图丁是做功冲程，不是压缩冲程，错误。
D选项：图丁是做功冲程，原理为内能→机械能，与图乙原理不同，错误。
【答案】
B
【知识点】
内能的转化、汽油机的冲程
【点评】
本题考查内能转化和汽油机冲程的判断，属于初中物理基础题，需准确掌握实验和冲程的能量变化，是对核心知识点的直接考查，难度适中。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需分三步思考：第一步分析甲、乙两个演示实验的能量转化；第二步判断丙、丁两个汽油机冲程的类型及能量转化；第三步将实验原理与冲程原理对应，逐一分析选项得出正确答案。
【解析】
1. 分析图甲：往瓶内打气，瓶内气体推动瓶塞做功，将气体的内能转化为瓶塞的机械能，能量转化为：内能→机械能。
2. 分析图乙：向下压活塞，活塞对筒内空气做功，将活塞的机械能转化为空气的内能，能量转化为：机械能→内能。
3. 分析图丙：汽油机的两气门都关闭，活塞向上运动，此为压缩冲程，该冲程中活塞对气缸内气体做功，能量转化为：机械能→内能。
4. 分析图丁：汽油机的两气门都关闭，活塞向下运动，此为做功冲程，该冲程中燃气推动活塞做功，能量转化为：内能→机械能。
5. 逐一判断选项：
A选项：图丙是压缩冲程，不是做功冲程，错误。
B选项：图丙是压缩冲程，原理为机械能→内能，与图乙的实验原理（机械能→内能）相同，正确。
C选项：图丁是做功冲程，不是压缩冲程，错误。
D选项：图丁是做功冲程，原理为内能→机械能，与图乙原理不同，错误。
【答案】
B
【知识点】
内能的转化、汽油机的冲程
【点评】
本题考查内能转化和汽油机冲程的判断，属于初中物理基础题，需准确掌握实验和冲程的能量变化，是对核心知识点的直接考查，难度适中。
【难度系数】
0.5
科学思维 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，如下列图片所示。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
。答案
进气 降低 【解析】由图可知,在进气冲程中,压缩空气进入气缸,压缩空气对活塞做功,将内能转化为机械能,此过程中钢瓶内压缩空气的内能减少,温度降低;在排气冲程中,由于惯性,活塞向上运动,把废气排出气缸。由此可知,图中发动机对外做功的是进气冲程。
解析
【分析】
要解决该问题，需分两步思考：第一步判断哪个冲程是发动机对外做功的冲程，需结合图示中两个冲程的工作特点分析；第二步分析该冲程中压缩空气的温度变化，依据做功改变物体内能的规律判断。首先观察进气冲程：压缩空气进入气缸，推动活塞运动，实现能量转化；排气冲程仅排出气体，无对外做功。再结合做功与内能的关系，对外做功时物体内能减少，温度降低，即可得出结论。
【解析】
根据图示，进气冲程中，压缩空气进入气缸，推动活塞运动，将内能转化为机械能，因此发动机对外做功的是进气冲程；在该过程中，压缩空气对外做功，自身内能减少，所以钢瓶内压缩空气的温度降低；排气冲程依靠惯性完成，没有对外做功。
【答案】
进气；降低
【知识点】
内燃机冲程；内能改变
【点评】
本题结合压缩空气动力发动机的工作过程，考查了冲程的判断和做功对物体内能的影响，属于基础应用类题目，需准确区分不同冲程的特点，理解做功改变内能的原理。
【难度系数】
0.5
要解决该问题，需分两步思考：第一步判断哪个冲程是发动机对外做功的冲程，需结合图示中两个冲程的工作特点分析；第二步分析该冲程中压缩空气的温度变化，依据做功改变物体内能的规律判断。首先观察进气冲程：压缩空气进入气缸，推动活塞运动，实现能量转化；排气冲程仅排出气体，无对外做功。再结合做功与内能的关系，对外做功时物体内能减少，温度降低，即可得出结论。
【解析】
根据图示，进气冲程中，压缩空气进入气缸，推动活塞运动，将内能转化为机械能，因此发动机对外做功的是进气冲程；在该过程中，压缩空气对外做功，自身内能减少，所以钢瓶内压缩空气的温度降低；排气冲程依靠惯性完成，没有对外做功。
【答案】
进气；降低
【知识点】
内燃机冲程；内能改变
【点评】
本题结合压缩空气动力发动机的工作过程，考查了冲程的判断和做功对物体内能的影响，属于基础应用类题目，需准确区分不同冲程的特点，理解做功改变内能的原理。
【难度系数】
0.5
