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17. 世界上很多发明都是受到生活现象的启发而蒙生的创意，比如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，能的转化过程是
化学能转化为内能，内能转化为机械能
.图中乙
是汽油机的工作原理图.答案
17. 化学能转化为内能，内能转化为机械能 乙
解析
【分析】
要解答本题，需先明确热机的能量转化规律，再结合两幅图的工作原理区分蒸汽机和汽油机。第一步，回忆热机的能量转化：热机工作时，先通过燃料燃烧将化学能转化为内能，再利用内能对外做功，把内能转化为机械能。第二步，分析图甲和图乙：图甲中，酒精灯加热试管内的水，产生水蒸气推动风车，这是利用水蒸气做功，对应蒸汽机的工作原理；图乙中，蜡烛燃烧产生的热空气推动风车，和汽油机依靠燃烧产生的高温高压燃气做功的特点一致，由此可判断汽油机对应的图。
【解析】
蒸汽机和汽油机都属于热机，热机工作时，燃料燃烧释放化学能，转化为内能，再通过做功将内能转化为机械能，因此能的转化过程是化学能转化为内能，内能转化为机械能。图甲中，加热水产生的水蒸气推动风车，是蒸汽机的工作原理；图乙中，蜡烛燃烧产生的热空气推动风车，与汽油机利用燃气做功的原理相符，所以乙是汽油机的工作原理图。
【答案】
化学能转化为内能，内能转化为机械能；乙
【知识点】
能量的转化、热机的原理
【点评】
本题结合生活小实验考查热机的核心知识，将抽象的能量转化与实际现象结合，帮助理解热机的工作逻辑，需准确区分蒸汽机（利用水蒸气）和汽油机（利用燃气）对应的工作场景。
【难度系数】
0.5
要解答本题，需先明确热机的能量转化规律，再结合两幅图的工作原理区分蒸汽机和汽油机。第一步，回忆热机的能量转化：热机工作时，先通过燃料燃烧将化学能转化为内能，再利用内能对外做功，把内能转化为机械能。第二步，分析图甲和图乙：图甲中，酒精灯加热试管内的水，产生水蒸气推动风车，这是利用水蒸气做功，对应蒸汽机的工作原理；图乙中，蜡烛燃烧产生的热空气推动风车，和汽油机依靠燃烧产生的高温高压燃气做功的特点一致，由此可判断汽油机对应的图。
【解析】
蒸汽机和汽油机都属于热机，热机工作时，燃料燃烧释放化学能，转化为内能，再通过做功将内能转化为机械能，因此能的转化过程是化学能转化为内能，内能转化为机械能。图甲中，加热水产生的水蒸气推动风车，是蒸汽机的工作原理；图乙中，蜡烛燃烧产生的热空气推动风车，与汽油机利用燃气做功的原理相符，所以乙是汽油机的工作原理图。
【答案】
化学能转化为内能，内能转化为机械能；乙
【知识点】
能量的转化、热机的原理
【点评】
本题结合生活小实验考查热机的核心知识，将抽象的能量转化与实际现象结合，帮助理解热机的工作逻辑，需准确区分蒸汽机（利用水蒸气）和汽油机（利用燃气）对应的工作场景。
【难度系数】
0.5
18. (2024·东营)取质量相同、初温相同的两种物质的粉末状样品a和b，用完全相同的加热装置同时对a、b加热，它们的温度随加热时间变化的图象如图所示。由图可知，物质a的比热容
大于
(大于/小于)物质b的比热容；在$t_1 ∼ t_2$时间内，物质b的内能增加
(增加/减少/不变)。(样品受热均匀，不计热损失)答案
18. 大于 增加
解析
【分析】
要判断比热容大小，需利用公式$Q=cm\Delta t$：完全相同的加热装置意味着相同时间内a、b吸收的热量$Q$相等，且a、b质量$m$相同、初温相同。观察图像，在$0∼ t_1$时间内，加热时间相同，吸收热量相同，物质b的温度升高量（$\Delta T_b=T_2-T_{初}$）大于物质a的温度升高量（$\Delta T_a=T_1-T_{初}$），根据$Q=cm\Delta t$，当$Q$、$m$相同时，$\Delta t$越大，比热容$c$越小，因此可判断a的比热容更大。
对于$t_1∼ t_2$时间内物质b的内能：虽然温度不变，但加热装置仍在持续提供热量，物质b吸收热量，内能会增加（内能不仅与温度有关，吸热也会使内能变化）。
【解析】
1. 比热容比较：
加热装置完全相同，故相同时间内a、b吸收的热量$Q$相等；已知a、b质量$m$相同，初温相同。
在$0∼ t_1$时间内，$\Delta T_a=T_1-T_{初}$，$\Delta T_b=T_2-T_{初}$，显然$\Delta T_b＞\Delta T_a$。
由$Q=cm\Delta t$变形得$c=\frac{Q}{m\Delta t}$，因$Q$、$m$相同，$\Delta t$越小则$c$越大，故$c_a＞c_b$，即物质a的比热容大于物质b的比热容。
2. 内能变化判断：
在$t_1∼ t_2$时间内，物质b温度保持$T_2$不变，但仍被加热，持续吸收热量，因此内能增加。
【答案】
大于；增加
【知识点】
比热容、内能
【点评】
本题结合温度-时间图像考查比热容和内能的判断，核心是理解相同加热装置下吸收热量相同，以及内能与吸热的关系，需注意温度不变时物体仍可能吸热使内能增加，是热学基础应用题型。
【难度系数】
0.3
要判断比热容大小，需利用公式$Q=cm\Delta t$：完全相同的加热装置意味着相同时间内a、b吸收的热量$Q$相等，且a、b质量$m$相同、初温相同。观察图像，在$0∼ t_1$时间内，加热时间相同，吸收热量相同，物质b的温度升高量（$\Delta T_b=T_2-T_{初}$）大于物质a的温度升高量（$\Delta T_a=T_1-T_{初}$），根据$Q=cm\Delta t$，当$Q$、$m$相同时，$\Delta t$越大，比热容$c$越小，因此可判断a的比热容更大。
对于$t_1∼ t_2$时间内物质b的内能：虽然温度不变，但加热装置仍在持续提供热量，物质b吸收热量，内能会增加（内能不仅与温度有关，吸热也会使内能变化）。
【解析】
1. 比热容比较：
加热装置完全相同，故相同时间内a、b吸收的热量$Q$相等；已知a、b质量$m$相同，初温相同。
在$0∼ t_1$时间内，$\Delta T_a=T_1-T_{初}$，$\Delta T_b=T_2-T_{初}$，显然$\Delta T_b＞\Delta T_a$。
由$Q=cm\Delta t$变形得$c=\frac{Q}{m\Delta t}$，因$Q$、$m$相同，$\Delta t$越小则$c$越大，故$c_a＞c_b$，即物质a的比热容大于物质b的比热容。
2. 内能变化判断：
在$t_1∼ t_2$时间内，物质b温度保持$T_2$不变，但仍被加热，持续吸收热量，因此内能增加。
【答案】
大于；增加
【知识点】
比热容、内能
【点评】
本题结合温度-时间图像考查比热容和内能的判断，核心是理解相同加热装置下吸收热量相同，以及内能与吸热的关系，需注意温度不变时物体仍可能吸热使内能增加，是热学基础应用题型。
【难度系数】
0.3
19. 双能源(汽油和天然气)汽车以其经济、污染小等优点倍受人们青睐.
(已知汽油的热值为$3.2×10^7$ J/m³、天然气的热值为$7.2×10^7$ J/m³)
（1）内燃机是汽车的“心脏”，它是把内能转化为
（2）完全燃烧9 L汽油放出的热量与完全燃烧
(已知汽油的热值为$3.2×10^7$ J/m³、天然气的热值为$7.2×10^7$ J/m³)
（1）内燃机是汽车的“心脏”，它是把内能转化为
机械能
的机器.（2）完全燃烧9 L汽油放出的热量与完全燃烧
4
m³的天然气放出的热量相等.答案
19.（1）机械能 （2）4
解析
【分析】
本题分为两小问，第一问考查内燃机的能量转化，属于基础概念类题目，只需回忆内燃机的工作原理即可解答；第二问考查热值相关的热量计算，核心是利用“燃料完全燃烧放出的热量公式Q=Vq”，当两种燃料放出热量相等时，建立等式求解未知体积，计算时需注意热值的单位匹配，准确代入数值运算。
【解析】
（1）内燃机是热机的一种，工作时燃料在气缸内燃烧，将内能转化为机械能，为汽车提供动力，因此内能转化为机械能。
（2）燃料完全燃烧放出的热量公式为$Q=Vq$（$V$为燃料体积，$q$为体积热值）。由题意可知，汽油完全燃烧放出的热量与天然气完全燃烧放出的热量相等，即$Q_{汽油}=Q_{天然气}$，代入公式得：$V_{汽油}q_{汽油}=V_{天然气}q_{天然气}$。将已知数值代入（结合参考答案反推，汽油体积应为$9m^3$，题目此处为单位笔误）：$q_{汽油}=3.2×10^7 J/m^3$，$q_{天然气}=7.2×10^7 J/m^3$，则$V_{天然气}=\frac{V_{汽油}q_{汽油}}{q_{天然气}}=\frac{9m^3×3.2×10^7 J/m^3}{7.2×10^7 J/m^3}=4m^3$。
【答案】
（1）机械能 （2）4
【知识点】
内燃机的能量转化、热值的计算
【点评】
本题是基础热学应用题，难度较低，主要考查对内燃机能量转化的记忆和热值公式的应用，解题关键是明确“两种燃料放热相等”的关系，正确代入数值计算即可。
【难度系数】
0.3
本题分为两小问，第一问考查内燃机的能量转化，属于基础概念类题目，只需回忆内燃机的工作原理即可解答；第二问考查热值相关的热量计算，核心是利用“燃料完全燃烧放出的热量公式Q=Vq”，当两种燃料放出热量相等时，建立等式求解未知体积，计算时需注意热值的单位匹配，准确代入数值运算。
【解析】
（1）内燃机是热机的一种，工作时燃料在气缸内燃烧，将内能转化为机械能，为汽车提供动力，因此内能转化为机械能。
（2）燃料完全燃烧放出的热量公式为$Q=Vq$（$V$为燃料体积，$q$为体积热值）。由题意可知，汽油完全燃烧放出的热量与天然气完全燃烧放出的热量相等，即$Q_{汽油}=Q_{天然气}$，代入公式得：$V_{汽油}q_{汽油}=V_{天然气}q_{天然气}$。将已知数值代入（结合参考答案反推，汽油体积应为$9m^3$，题目此处为单位笔误）：$q_{汽油}=3.2×10^7 J/m^3$，$q_{天然气}=7.2×10^7 J/m^3$，则$V_{天然气}=\frac{V_{汽油}q_{汽油}}{q_{天然气}}=\frac{9m^3×3.2×10^7 J/m^3}{7.2×10^7 J/m^3}=4m^3$。
【答案】
（1）机械能 （2）4
【知识点】
内燃机的能量转化、热值的计算
【点评】
本题是基础热学应用题，难度较低，主要考查对内燃机能量转化的记忆和热值公式的应用，解题关键是明确“两种燃料放热相等”的关系，正确代入数值计算即可。
【难度系数】
0.3
20. (2024·宜宾)2024年4月19日，两辆以氢为燃料的汽车，实现了从北京到上海1500公里长距离运输的首次测试.选用氢为燃料是因为氢的
热值
大.假设汽车在一段平直公路上以恒定功率75 kW匀速行驶，速度为108 km/h，则汽车所受阻力为2500
N.答案
20. 热值 2500
解析
【分析】
首先，选择氢作为燃料的原因需结合燃料的特性分析，氢的热值大，相同质量的氢完全燃烧时释放的热量更多，适合作为燃料；其次，汽车匀速行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，结合功率公式$P=Fv$，通过单位换算后代入数据计算牵引力，即可得到阻力大小。
【解析】
1. 选用氢为燃料的原因：氢的热值大，相同质量的燃料完全燃烧时，氢放出的热量比其他燃料多，因此选氢作燃料。
2. 计算阻力：汽车匀速行驶，牵引力$F$与阻力$f$平衡，即$f=F$。先统一单位：速度$v=108\ \mathrm{km/h}=108÷3.6=30\ \mathrm{m/s}$，功率$P=75\ \mathrm{kW}=75000\ \mathrm{W}$。根据功率公式$P=Fv$，可得牵引力$F=\frac{P}{v}=\frac{75000\ \mathrm{W}}{30\ \mathrm{m/s}}=2500\ \mathrm{N}$，故阻力$f=F=2500\ \mathrm{N}$。
【答案】
热值；2500
【知识点】
燃料的热值、功率的计算、二力平衡
【点评】
本题结合实际场景考查基础知识点，需掌握热值的应用、功率公式及匀速运动的二力平衡条件，单位换算为易错点，整体难度适中。
【难度系数】
0.6
首先，选择氢作为燃料的原因需结合燃料的特性分析，氢的热值大，相同质量的氢完全燃烧时释放的热量更多，适合作为燃料；其次，汽车匀速行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，结合功率公式$P=Fv$，通过单位换算后代入数据计算牵引力，即可得到阻力大小。
【解析】
1. 选用氢为燃料的原因：氢的热值大，相同质量的燃料完全燃烧时，氢放出的热量比其他燃料多，因此选氢作燃料。
2. 计算阻力：汽车匀速行驶，牵引力$F$与阻力$f$平衡，即$f=F$。先统一单位：速度$v=108\ \mathrm{km/h}=108÷3.6=30\ \mathrm{m/s}$，功率$P=75\ \mathrm{kW}=75000\ \mathrm{W}$。根据功率公式$P=Fv$，可得牵引力$F=\frac{P}{v}=\frac{75000\ \mathrm{W}}{30\ \mathrm{m/s}}=2500\ \mathrm{N}$，故阻力$f=F=2500\ \mathrm{N}$。
【答案】
热值；2500
【知识点】
燃料的热值、功率的计算、二力平衡
【点评】
本题结合实际场景考查基础知识点，需掌握热值的应用、功率公式及匀速运动的二力平衡条件，单位换算为易错点，整体难度适中。
【难度系数】
0.6
21. 如图，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置，则小球从a运动到c的过程中，在
b
(a/b/c)位置机械能最大；从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的弹性势能
。答案
21. b 弹性势能
解析
【分析】
要解决这个问题，需明确小球运动过程中的能量转化规律：水平杆光滑，无摩擦力做功，能量仅在小球的动能和弹簧的弹性势能间转化。从a到b，压缩的弹簧释放弹性势能，转化为小球的动能，小球的机械能逐渐增大；到达b点时，弹簧恢复原长，弹性势能为0，此时小球动能最大，机械能最大。从b到c，弹簧被拉长，小球的动能逐渐减小，弹簧的弹性势能逐渐增大，小球的动能转化为弹簧的弹性势能。
【解析】
1. 小球从a到b的过程：弹簧处于压缩状态，具有弹性势能，水平杆光滑无能量损失，弹簧的弹性势能逐渐转化为小球的动能，小球的机械能不断增加，到b点时弹簧恢复原长，弹性势能全部转化为小球的动能，此时小球的机械能最大。
2. 小球从b到c的过程：弹簧被拉长，小球速度减小，动能减小，弹簧形变程度增大，弹性势能增大，因此小球的动能转化为弹簧的弹性势能。
【答案】
b；弹性势能
【知识点】
机械能转化、弹性势能、动能
【点评】
本题考查机械能的转化，核心是明确不同阶段弹簧形变与小球速度的变化，光滑水平面保证能量无额外损耗，需准确判断能量转化的方向。
【难度系数】
0.5
要解决这个问题，需明确小球运动过程中的能量转化规律：水平杆光滑，无摩擦力做功，能量仅在小球的动能和弹簧的弹性势能间转化。从a到b，压缩的弹簧释放弹性势能，转化为小球的动能，小球的机械能逐渐增大；到达b点时，弹簧恢复原长，弹性势能为0，此时小球动能最大，机械能最大。从b到c，弹簧被拉长，小球的动能逐渐减小，弹簧的弹性势能逐渐增大，小球的动能转化为弹簧的弹性势能。
【解析】
1. 小球从a到b的过程：弹簧处于压缩状态，具有弹性势能，水平杆光滑无能量损失，弹簧的弹性势能逐渐转化为小球的动能，小球的机械能不断增加，到b点时弹簧恢复原长，弹性势能全部转化为小球的动能，此时小球的机械能最大。
2. 小球从b到c的过程：弹簧被拉长，小球速度减小，动能减小，弹簧形变程度增大，弹性势能增大，因此小球的动能转化为弹簧的弹性势能。
【答案】
b；弹性势能
【知识点】
机械能转化、弹性势能、动能
【点评】
本题考查机械能的转化，核心是明确不同阶段弹簧形变与小球速度的变化，光滑水平面保证能量无额外损耗，需准确判断能量转化的方向。
【难度系数】
0.5
三、解答题
22.（2023·博罗期末）如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验示意图，小明同学让钢球分别从粗糙斜面由静止开始滚下，撞击木块：
（1）利用图示的器材可以探究物体动能的大小与物体
（2）该实验是通过观察
（3）实验中，钢球碰撞木块后继续向前运动，在水平木板上滑动一段距离后停下，设开始时钢球的重力势能为$ E_p $，木块克服摩擦力所做的功为$ W $，则$ E_p $
（4）在探究动能的大小与质量关系时，当换用另一个钢球实验时，发现它将木块撞出了木板，要继续完成该次实验，下列措施中可行的是
A. 换用质量更大的木块
B. 降低钢球的高度
C. 换质量更大的钢球
D. 换质量更小的钢球
22.（2023·博罗期末）如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验示意图，小明同学让钢球分别从粗糙斜面由静止开始滚下，撞击木块：
（1）利用图示的器材可以探究物体动能的大小与物体
速度
的关系，得到的结论是质量相同时，物体的速度越大，动能就越大
；（2）该实验是通过观察
木块被推动的距离
来判断钢球
（钢球/木块）动能的大小；（3）实验中，钢球碰撞木块后继续向前运动，在水平木板上滑动一段距离后停下，设开始时钢球的重力势能为$ E_p $，木块克服摩擦力所做的功为$ W $，则$ E_p $
＞
(＞/＜/=)W；（4）在探究动能的大小与质量关系时，当换用另一个钢球实验时，发现它将木块撞出了木板，要继续完成该次实验，下列措施中可行的是
D
（填字母）。A. 换用质量更大的木块
B. 降低钢球的高度
C. 换质量更大的钢球
D. 换质量更小的钢球
答案
22.（1）速度 质量相同时，物体的速度越大，动能就越大 （2）木块被推动的距离 钢球 （3）＞ （4）D
解析
【分析】
本题是探究物体动能大小影响因素的实验题，需结合控制变量法、转换法及能量转化的知识分析：
（1）观察图中钢球的质量和滚下高度，判断控制的变量和改变的变量，确定探究的因素，再推导结论；
（2）实验利用转换法，通过木块的运动情况反映钢球的动能；
（3）分析钢球重力势能转化过程中的能量损失，比较初始重力势能和木块克服摩擦力做功的大小；
（4）探究动能与质量的关系需控制速度相同，根据木块被撞出木板的现象，选择减小钢球动能的可行措施。
【解析】
（1）图中两个钢球质量相同，从斜面不同高度滚下，到达水平面时的速度不同，因此探究动能与速度的关系；实验结论为：质量相同时，物体的速度越大，动能就越大。
（2）实验中通过观察木块被推动的距离来判断动能大小，这是转换法的应用；木块被推动的距离越远，说明钢球对木块做的功越多，钢球的动能越大，因此判断的是钢球的动能。
（3）钢球初始的重力势能为$E_p$，滚下过程中，需克服斜面和空气的摩擦做功，部分能量损失；碰撞木块后，钢球的动能一部分转移给木块，剩余部分用于自身滑动克服摩擦做功，因此木块克服摩擦力所做的功$W$小于钢球初始的重力势能$E_p$，即$E_p＞W$。
（4）探究动能与质量的关系时，需控制钢球到达水平面的速度相同（同一高度滚下），改变质量；木块被撞出木板说明钢球动能过大，要减小动能，应换质量更小的钢球，故选D。
【答案】
（1）速度；质量相同时，物体的速度越大，动能就越大
（2）木块被推动的距离；钢球
（3）＞
（4）D
【知识点】
动能的影响因素、转换法、能量转化
【点评】
本题是探究动能影响因素的经典实验，重点考查控制变量法和转换法的应用，以及能量转化的分析，属于基础实验题，需熟练掌握实验设计思路和结论。
【难度系数】
0.6
本题是探究物体动能大小影响因素的实验题，需结合控制变量法、转换法及能量转化的知识分析：
（1）观察图中钢球的质量和滚下高度，判断控制的变量和改变的变量，确定探究的因素，再推导结论；
（2）实验利用转换法，通过木块的运动情况反映钢球的动能；
（3）分析钢球重力势能转化过程中的能量损失，比较初始重力势能和木块克服摩擦力做功的大小；
（4）探究动能与质量的关系需控制速度相同，根据木块被撞出木板的现象，选择减小钢球动能的可行措施。
【解析】
（1）图中两个钢球质量相同，从斜面不同高度滚下，到达水平面时的速度不同，因此探究动能与速度的关系；实验结论为：质量相同时，物体的速度越大，动能就越大。
（2）实验中通过观察木块被推动的距离来判断动能大小，这是转换法的应用；木块被推动的距离越远，说明钢球对木块做的功越多，钢球的动能越大，因此判断的是钢球的动能。
（3）钢球初始的重力势能为$E_p$，滚下过程中，需克服斜面和空气的摩擦做功，部分能量损失；碰撞木块后，钢球的动能一部分转移给木块，剩余部分用于自身滑动克服摩擦做功，因此木块克服摩擦力所做的功$W$小于钢球初始的重力势能$E_p$，即$E_p＞W$。
（4）探究动能与质量的关系时，需控制钢球到达水平面的速度相同（同一高度滚下），改变质量；木块被撞出木板说明钢球动能过大，要减小动能，应换质量更小的钢球，故选D。
【答案】
（1）速度；质量相同时，物体的速度越大，动能就越大
（2）木块被推动的距离；钢球
（3）＞
（4）D
【知识点】
动能的影响因素、转换法、能量转化
【点评】
本题是探究动能影响因素的经典实验，重点考查控制变量法和转换法的应用，以及能量转化的分析，属于基础实验题，需熟练掌握实验设计思路和结论。
【难度系数】
0.6
