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1. [跨学科实践]在南方的农村，人们通常用砖砌成炉灶烧柴来加热水(如图14-M-1甲所示)，小明同学将这些普通的炉灶壁改装成装水的容器(如图乙所示)，这样在给水壶内的水加热的同时，也加热了炉灶壁内的水。下列说法正确的是 (
A.改装后燃料燃烧得更充分
B.改装后提高了炉灶的加热效率
C.改装后减小了水的比热容
D.改装后提高了燃料的热值
B
)A.改装后燃料燃烧得更充分
B.改装后提高了炉灶的加热效率
C.改装后减小了水的比热容
D.改装后提高了燃料的热值
答案
1.B
解析
【分析】
要解决本题，需明确热值、比热容、加热效率的核心概念，结合甲、乙装置的差异分析各选项：热值是燃料的固有属性，比热容是物质的固有属性，二者均不随装置变化；加热效率是有效利用的热量与燃料完全燃烧放出总热量的比值。对比甲（炉灶壁为砖）和乙（炉灶壁装水），乙中炉灶壁的水吸收了原本散失的热量，可提升热量利用率。
【解析】
逐一分析选项：
A. 燃料燃烧是否充分取决于氧气浓度、燃料与氧气的接触面积等，改装炉灶壁为装水容器未改变燃烧条件，燃料燃烧充分程度不变，A错误；
B. 甲中炉灶壁的热量会散失到空气中，乙中炉灶壁内的水吸收了原本散失的热量，使有效利用的热量增加，因此提高了炉灶的加热效率，B正确；
C. 比热容是物质的特性，水的比热容为定值，与装置改装无关，改装不会减小水的比热容，C错误；
D. 热值是燃料的固有属性，仅与燃料种类有关，与装置是否改装无关，改装不会提高燃料的热值，D错误。
【答案】
B
【知识点】
燃料的热值、比热容、加热效率
【点评】
本题结合农村炉灶改装的实际场景，考查热学基础概念的理解与应用，需明确热值、比热容是固有属性，加热效率与热量有效利用程度相关，解题时要区分各概念的影响因素。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需明确热值、比热容、加热效率的核心概念，结合甲、乙装置的差异分析各选项：热值是燃料的固有属性，比热容是物质的固有属性，二者均不随装置变化；加热效率是有效利用的热量与燃料完全燃烧放出总热量的比值。对比甲（炉灶壁为砖）和乙（炉灶壁装水），乙中炉灶壁的水吸收了原本散失的热量，可提升热量利用率。
【解析】
逐一分析选项：
A. 燃料燃烧是否充分取决于氧气浓度、燃料与氧气的接触面积等，改装炉灶壁为装水容器未改变燃烧条件，燃料燃烧充分程度不变，A错误；
B. 甲中炉灶壁的热量会散失到空气中，乙中炉灶壁内的水吸收了原本散失的热量，使有效利用的热量增加，因此提高了炉灶的加热效率，B正确；
C. 比热容是物质的特性，水的比热容为定值，与装置改装无关，改装不会减小水的比热容，C错误；
D. 热值是燃料的固有属性，仅与燃料种类有关，与装置是否改装无关，改装不会提高燃料的热值，D错误。
【答案】
B
【知识点】
燃料的热值、比热容、加热效率
【点评】
本题结合农村炉灶改装的实际场景，考查热学基础概念的理解与应用，需明确热值、比热容是固有属性，加热效率与热量有效利用程度相关，解题时要区分各概念的影响因素。
【难度系数】
0.5
2. [科技前沿]（2024深圳期中）如图14-M-2(a)所示为航母上简化的蒸汽弹射装置，其能带动舰载机在2 s内达到起飞速度，图(b)为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是 （
A.图(a)中气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B.气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小
C.从能量转化角度讲，蒸汽体积膨胀推动活塞工作时与图乙所示的原理相似
D.汽油机一个工作循环的正确顺序是甲、乙、丙、丁
C
）A.图(a)中气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B.气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小
C.从能量转化角度讲，蒸汽体积膨胀推动活塞工作时与图乙所示的原理相似
D.汽油机一个工作循环的正确顺序是甲、乙、丙、丁
答案
2.C
解析
【分析】
要解决本题，需先明确蒸汽弹射装置的工作原理，再掌握四冲程汽油机各冲程的特点及能量转化规律。步骤1：分析图(a)：蒸汽体积膨胀推动活塞，将内能转化为机械能，为舰载机提供牵引力，此过程蒸汽内能减小。步骤2：分析图(b)的四个冲程：甲图进气门打开、排气门关闭，活塞下行，是吸气冲程；乙图气门均关闭，活塞上行，是压缩冲程；丙图气门均关闭，火花塞点火，活塞下行，是做功冲程；丁图排气门打开、进气门关闭，活塞上行，是排气冲程。步骤3：逐一判断选项，找出错误选项。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：图(a)中气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，推动活塞使舰载机获得牵引力，该选项正确。
选项B：蒸汽推动活塞时，内能转化为机械能，自身内能减小，该选项正确。
选项C：蒸汽膨胀推动活塞是内能转化为机械能，对应汽油机的做功冲程；图乙是压缩冲程（机械能转化为内能），与蒸汽膨胀的原理不同，该选项错误。
选项D：汽油机一个工作循环的正确顺序为吸气冲程（甲）、压缩冲程（乙）、做功冲程（丙）、排气冲程（丁），即甲、乙、丙、丁，该选项正确。
【答案】
C
【知识点】
热机冲程、内能与机械能转化
【点评】
本题结合蒸汽弹射装置考查四冲程汽油机的工作原理，需准确区分各冲程的特点及能量转化，属于热机部分的基础应用题型。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需先明确蒸汽弹射装置的工作原理，再掌握四冲程汽油机各冲程的特点及能量转化规律。步骤1：分析图(a)：蒸汽体积膨胀推动活塞，将内能转化为机械能，为舰载机提供牵引力，此过程蒸汽内能减小。步骤2：分析图(b)的四个冲程：甲图进气门打开、排气门关闭，活塞下行，是吸气冲程；乙图气门均关闭，活塞上行，是压缩冲程；丙图气门均关闭，火花塞点火，活塞下行，是做功冲程；丁图排气门打开、进气门关闭，活塞上行，是排气冲程。步骤3：逐一判断选项，找出错误选项。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：图(a)中气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，推动活塞使舰载机获得牵引力，该选项正确。
选项B：蒸汽推动活塞时，内能转化为机械能，自身内能减小，该选项正确。
选项C：蒸汽膨胀推动活塞是内能转化为机械能，对应汽油机的做功冲程；图乙是压缩冲程（机械能转化为内能），与蒸汽膨胀的原理不同，该选项错误。
选项D：汽油机一个工作循环的正确顺序为吸气冲程（甲）、压缩冲程（乙）、做功冲程（丙）、排气冲程（丁），即甲、乙、丙、丁，该选项正确。
【答案】
C
【知识点】
热机冲程、内能与机械能转化
【点评】
本题结合蒸汽弹射装置考查四冲程汽油机的工作原理，需准确区分各冲程的特点及能量转化，属于热机部分的基础应用题型。
【难度系数】
0.5
3. [传统文化]（2024长春模拟节选）如图14-M-3所示，民间有“做白粿迎新春”的传统习俗，制作白粿时，先将浸泡过的米放在木桶中蒸熟，再放入石臼中用木槌锤打，最后搓揉成形。其中干木柴在燃烧时把化学能转化为
图14-M-3
内
能，其热值将不变
；完全燃烧2 kg的干木柴能放出$2.4× 10^7$
J的热量。（干木柴的热值为$1.2× 10^7$ J/kg）图14-M-3
答案
3. 内 不变$ 2.4×10^7$
解析
【分析】
本题结合传统习俗考查热学相关基础知识点，解题思路如下：首先明确燃料燃烧时的能量转化形式；其次理解热值的特性，判断燃烧过程中热值的变化；最后利用热量计算公式计算完全燃烧干木柴放出的热量。
【解析】
1. 干木柴作为燃料，燃烧时消耗自身的化学能，释放出内能，因此化学能转化为内能；
2. 热值是燃料的固有属性，仅与燃料的种类有关，与燃料是否燃烧、质量等因素无关，所以干木柴燃烧时其热值不变；
3. 根据完全燃烧放出热量的计算公式$Q_{放}=mq$，代入干木柴的质量$m=2\ \mathrm{kg}$，热值$q=1.2×10^7\ \mathrm{J/kg}$，可得$Q_{放}=2\ \mathrm{kg}×1.2×10^7\ \mathrm{J/kg}=2.4×10^7\ \mathrm{J}$。
【答案】
内；不变；$2.4×10^7$
【知识点】
能量转化、热值、热量计算
【点评】
本题结合传统文化场景考查热学基础知识点，侧重对概念的理解和公式的简单应用，属于基础题型。
【难度系数】
0.6
本题结合传统习俗考查热学相关基础知识点，解题思路如下：首先明确燃料燃烧时的能量转化形式；其次理解热值的特性，判断燃烧过程中热值的变化；最后利用热量计算公式计算完全燃烧干木柴放出的热量。
【解析】
1. 干木柴作为燃料，燃烧时消耗自身的化学能，释放出内能，因此化学能转化为内能；
2. 热值是燃料的固有属性，仅与燃料的种类有关，与燃料是否燃烧、质量等因素无关，所以干木柴燃烧时其热值不变；
3. 根据完全燃烧放出热量的计算公式$Q_{放}=mq$，代入干木柴的质量$m=2\ \mathrm{kg}$，热值$q=1.2×10^7\ \mathrm{J/kg}$，可得$Q_{放}=2\ \mathrm{kg}×1.2×10^7\ \mathrm{J/kg}=2.4×10^7\ \mathrm{J}$。
【答案】
内；不变；$2.4×10^7$
【知识点】
能量转化、热值、热量计算
【点评】
本题结合传统文化场景考查热学基础知识点，侧重对概念的理解和公式的简单应用，属于基础题型。
【难度系数】
0.6
4. [跨学科实践]如图14-M-4所示是小明制作的简易“蒸汽船”模型。将盛有一定量水的铜制容器安装在“船体”上，用蜡烛对铜制容器底部加热，一段时间后铜管会向右喷出蒸汽，“蒸汽船”就向左行驶。
（1）蜡烛对铜制容器底部加热使得容器内水温升高，这是通过
（2）当铜管向右喷出蒸汽时“船体”向左运动，该过程的能量转化是：
（1）蜡烛对铜制容器底部加热使得容器内水温升高，这是通过
热传递
的方式改变水的内能的。（2）当铜管向右喷出蒸汽时“船体”向左运动，该过程的能量转化是：
内
能转化为机械
能。这与热机的做功
冲程相同。答案
4. (1)热传递 (2)内 机械 做功
解析
【分析】
本题考查内能、能量转化及热机冲程的基础知识点，解题思路如下：
（1）改变物体内能的方式有做功和热传递，需判断加热过程属于哪种方式；
（2）分析蒸汽喷出时的能量转化，再结合热机各冲程的能量转化特点对应判断。
【解析】
（1）改变物体内能的两种方式为做功和热传递，蜡烛对铜制容器底部加热，热量从高温的蜡烛传递到低温的水，使水的内能增加、水温升高，该过程是通过热传递的方式改变水的内能。
（2）铜管向右喷出蒸汽时，蒸汽对外做功，将自身的内能转化为船体的机械能，使船体向左运动；热机的做功冲程是将内能转化为机械能，压缩冲程是将机械能转化为内能，因此该过程与热机的做功冲程能量转化相同。
【答案】
(1)热传递 (2)内 机械 做功
【知识点】
内能的改变、能量转化、热机冲程
【点评】
本题结合简易蒸汽船模型，将抽象的物理知识点与实际应用结合，考查基础概念的理解与应用，难度适中，有助于学生建立物理与生活的联系。
【难度系数】
0.6
本题考查内能、能量转化及热机冲程的基础知识点，解题思路如下：
（1）改变物体内能的方式有做功和热传递，需判断加热过程属于哪种方式；
（2）分析蒸汽喷出时的能量转化，再结合热机各冲程的能量转化特点对应判断。
【解析】
（1）改变物体内能的两种方式为做功和热传递，蜡烛对铜制容器底部加热，热量从高温的蜡烛传递到低温的水，使水的内能增加、水温升高，该过程是通过热传递的方式改变水的内能。
（2）铜管向右喷出蒸汽时，蒸汽对外做功，将自身的内能转化为船体的机械能，使船体向左运动；热机的做功冲程是将内能转化为机械能，压缩冲程是将机械能转化为内能，因此该过程与热机的做功冲程能量转化相同。
【答案】
(1)热传递 (2)内 机械 做功
【知识点】
内能的改变、能量转化、热机冲程
【点评】
本题结合简易蒸汽船模型，将抽象的物理知识点与实际应用结合，考查基础概念的理解与应用，难度适中，有助于学生建立物理与生活的联系。
【难度系数】
0.6
5. [科普阅读]阅读短文，回答问题。
从火车到火箭
17世纪，人类发明了热机，最早的热机是蒸汽机。在锅炉里把水烧成水蒸气，水蒸气在气缸里推动活塞做功。原始的蒸汽机不便于使用。
交通运输的发展迫切需要轻便的热机。于是，内燃机应运而生。内燃机分为汽油机、柴油机两大类。汽油机是1876年发明的，柴油机是1892年发明的，内燃机行驶时不需要携带很多的水和煤，不但轻便，效率也提高了。
早期的飞机是由内燃机提供动力的，从20世纪40年代开始，飞机上越来越多地使用喷气发动机，它向后高速喷出气体，从而获得前进的动力，在功率相同时，喷气发动机比内燃机更轻便。
喷气式发动机中自带燃料和氧化剂的叫火箭喷气发动机，它工作时不需要空气中的氧气，可以在大气层外工作，能够用来发射人造卫星和宇宙飞船。
(1)在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的重力依次
(2)在挑选汽车时，汽油机效率的高低是区分汽车优劣的重要指标之一，有经验的司机可以通过闻尾气的气味而作出初步的判断，输出功率相同时，汽油味儿越浓，汽车发动机的效率越
(3)下列措施中能提高热机效率的是
A. 尽量减少热机部件间的摩擦
B. 尽量增加热机的工作时间
C. 尽量燃烧一些热值大的燃料
D. 尽量增加所用燃料的质量
(4)若某汽油机每分钟消耗0.02 kg汽油，已知该汽油机的效率是40%，则该汽油机每分钟浪费的能量是多少焦？（汽油的热值为$4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}$）
从火车到火箭
17世纪，人类发明了热机，最早的热机是蒸汽机。在锅炉里把水烧成水蒸气，水蒸气在气缸里推动活塞做功。原始的蒸汽机不便于使用。
交通运输的发展迫切需要轻便的热机。于是，内燃机应运而生。内燃机分为汽油机、柴油机两大类。汽油机是1876年发明的，柴油机是1892年发明的，内燃机行驶时不需要携带很多的水和煤，不但轻便，效率也提高了。
早期的飞机是由内燃机提供动力的，从20世纪40年代开始，飞机上越来越多地使用喷气发动机，它向后高速喷出气体，从而获得前进的动力，在功率相同时，喷气发动机比内燃机更轻便。
喷气式发动机中自带燃料和氧化剂的叫火箭喷气发动机，它工作时不需要空气中的氧气，可以在大气层外工作，能够用来发射人造卫星和宇宙飞船。
(1)在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的重力依次
减小
（选填“增大”或“减小”）。(2)在挑选汽车时，汽油机效率的高低是区分汽车优劣的重要指标之一，有经验的司机可以通过闻尾气的气味而作出初步的判断，输出功率相同时，汽油味儿越浓，汽车发动机的效率越
低
（选填“高”或“低”）。(3)下列措施中能提高热机效率的是
A
。A. 尽量减少热机部件间的摩擦
B. 尽量增加热机的工作时间
C. 尽量燃烧一些热值大的燃料
D. 尽量增加所用燃料的质量
(4)若某汽油机每分钟消耗0.02 kg汽油，已知该汽油机的效率是40%，则该汽油机每分钟浪费的能量是多少焦？（汽油的热值为$4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}$）
答案
5. (1)减小 (2)低 (3)A
(4)已知汽油机每分钟消耗0.02 kg汽油，这些汽油完全燃烧放出的热量:$Q_{放}=qm=4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}×0.02\ \mathrm{kg}=9×10^5\ \mathrm{J}$,已知该汽油机的效率是$\eta=40\%$,则该汽油机每分钟浪费的能量:$Q=Q_{放}(1-\eta)=9×10^5\ \mathrm{J}×(1-40\%)=5.4×10^5\ \mathrm{J}$。
(4)已知汽油机每分钟消耗0.02 kg汽油，这些汽油完全燃烧放出的热量:$Q_{放}=qm=4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}×0.02\ \mathrm{kg}=9×10^5\ \mathrm{J}$,已知该汽油机的效率是$\eta=40\%$,则该汽油机每分钟浪费的能量:$Q=Q_{放}(1-\eta)=9×10^5\ \mathrm{J}×(1-40\%)=5.4×10^5\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】
本题为科普阅读题，需结合短文信息和热机相关知识逐一解答各小题：
1. 第(1)题：从短文中提取不同热机在功率相同时的轻便程度，判断重力变化；
2. 第(2)题：理解汽油味儿浓代表燃料燃烧不充分，结合热机效率的定义判断效率高低；
3. 第(3)题：根据热机效率的影响因素，分析各选项能否提高效率；
4. 第(4)题：利用热值公式计算总热量，再结合效率计算浪费的能量。
【解析】
(1) 由短文可知：蒸汽机不便于使用，内燃机比蒸汽机轻便，喷气发动机比内燃机更轻便，因此在功率相同时，三者重力依次减小。
(2) 输出功率相同时，汽油味儿越浓，说明汽油燃烧越不充分，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出热量的比例越小，即发动机效率越低。
(3) 热机效率是有用功的能量与燃料完全燃烧放出热量的比值。A选项减少部件间摩擦，可减少额外功，能提高效率；B选项增加工作时间、C选项用热值大的燃料、D选项增加燃料质量，均不改变有用功与总热量的比值，不能提高效率，故选A。
(4) 先计算汽油完全燃烧放出的总热量：$Q_{放}=qm=4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}×0.02\ \mathrm{kg}=9×10^5\ \mathrm{J}$；
汽油机效率为40%，则浪费的能量为总热量的$(1-40\%)$，即$Q=Q_{放}(1-\eta)=9×10^5\ \mathrm{J}×(1-40\%)=5.4×10^5\ \mathrm{J}$。
【答案】
(1)减小 (2)低 (3)A (4)$5.4×10^5\ \mathrm{J}$
【知识点】
热机效率、热值、热机
【点评】
本题结合科普短文考查热机相关知识，既需要学生从短文中提取关键信息，又要运用热机效率、热值的基础公式解题，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题为科普阅读题，需结合短文信息和热机相关知识逐一解答各小题：
1. 第(1)题：从短文中提取不同热机在功率相同时的轻便程度，判断重力变化；
2. 第(2)题：理解汽油味儿浓代表燃料燃烧不充分，结合热机效率的定义判断效率高低；
3. 第(3)题：根据热机效率的影响因素，分析各选项能否提高效率；
4. 第(4)题：利用热值公式计算总热量，再结合效率计算浪费的能量。
【解析】
(1) 由短文可知：蒸汽机不便于使用，内燃机比蒸汽机轻便，喷气发动机比内燃机更轻便，因此在功率相同时，三者重力依次减小。
(2) 输出功率相同时，汽油味儿越浓，说明汽油燃烧越不充分，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出热量的比例越小，即发动机效率越低。
(3) 热机效率是有用功的能量与燃料完全燃烧放出热量的比值。A选项减少部件间摩擦，可减少额外功，能提高效率；B选项增加工作时间、C选项用热值大的燃料、D选项增加燃料质量，均不改变有用功与总热量的比值，不能提高效率，故选A。
(4) 先计算汽油完全燃烧放出的总热量：$Q_{放}=qm=4.5×10^7\ \mathrm{J/kg}×0.02\ \mathrm{kg}=9×10^5\ \mathrm{J}$；
汽油机效率为40%，则浪费的能量为总热量的$(1-40\%)$，即$Q=Q_{放}(1-\eta)=9×10^5\ \mathrm{J}×(1-40\%)=5.4×10^5\ \mathrm{J}$。
【答案】
(1)减小 (2)低 (3)A (4)$5.4×10^5\ \mathrm{J}$
【知识点】
热机效率、热值、热机
【点评】
本题结合科普短文考查热机相关知识，既需要学生从短文中提取关键信息，又要运用热机效率、热值的基础公式解题，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.6
